автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Физические основы и принципы проектирования интегральных полупроводниковых датчиков переменных давлений

На правах рукописи

ДРАГУНОВ ВАЛЕРИЙ ПАВЛОВИЧ

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕННЫХ ДАВЛЕНИЙ

Специальность 05.27.01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

Специальность 01.04.10 -физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск 2005 г.

Работа выполнена в Новосибирском государственном техническом университете

Научные консультанты:

доктор физико-математических наук,

профессор,

доктор физико-математических наук, профессор, член корр. РАН

Кравченко Александр Филиппович Неизвестный Игорь Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук Гриценко Владимир Алексеевич

доктор технических наук Криворотое Николай Павлович

доктор технических наук,

профессор, чл. корр. РАН Орликовский Александр Александрович

Ведущая организация - Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск,

Защита состоится 28 июня 2005 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.03 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, Новосибирск, пр. К. Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан 27 мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., доцент

Фирсов Н.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Совершенствование и усложнение современной техники, ее высокая насыщенность информационно-измерительными комплексами, внедрение систем автоматизированного управления и учета, контроля технологических процессов предопределяют увеличение числа объектов измерения и разработку различного рода сенсоров. Анализ показывает, что, по крайней мере, четверть соответствующего сектора рынка приходится на датчики давления, включая датчики переменных давлений (ДПД) и ударных волн (ДУВ), разработка которых постоянно стимулируется развитием авиа-, ракето- и машиностроения, химической и газовой отраслей. Существенное расширение рынка систем измерения переменных давлений происходит, в частности, в связи с введением стандарта на допустимый шум для высокоскоростного гражданского транспорта, а также широким применением для нанесения покрытий газовой детонации, разработкой и внедрением микроинжекторов с частотой срабатывания более 30 кГц. Все более широкое применение находит электрический разряд в плотных конденсированных средах, используемый как источник импульсных давлений, под воздействием которых обрабатываемые материалы могут подвергаться разрушению, формообразованию, а также изменять свои структурные и физические свойства.

В настоящее время в системах измерения переменных давлений наибольшее распространение получили датчики на основе пьезоэлектрического эффекта. Эти датчики имеют широкий диапазон измеряемых давлений, высокие резонансные частоты и большой температурный диапазон. В то же время их плохая совместимость с интегральными технологиями; высокое выходное сопротивление, заставляющее использовать согласующие устройства, применять высокоомные изолирующие слои и вакуумирование; повышенная чувствительность к ускорениям и невозможность проведения измерений статических давлений заставляют разработчиков искать альтернативные решения. При этом в первую очередь предпочтение отдается интегральным полупроводниковым тензорезистивным преобразователям, создаваемым на базе технологий микро- и наноэлектроники. .

Тензорезистивные интегральные датчики давления имеют хорошую тензочув-ствительность, низкое внутреннее сопротивление, малую чувствительность к ускорениям и позволяют измерять как переменные, так и статические давления. Согласно оценкам они также могут иметь достаточно высокую резонансную частоту (до десятков МГц). Кроме того, производство тензорезистивных преобразователей хорошо согласуется с технологиями микроэлектроники и микромеханики.

В то же время большая часть разрабатываемых и производимых в России датчиков давления предназначены для измерения квазистатических давлений.

Такое состояние вопроса, на наш взгляд, во многом определяется отсутствием научных основ проектирования и конструирования интегральных датчиков переменных давлений, что и определяет актуальность данной работы.

Кроме того, в последнее время с использованием напряженных полупроводниковых структур связывают большие перспективы в совершенствовании эле-

ментной базы электроники вообще. Таким образом, исследования, направленные на изучение кинетических эффектов и распределений деформаций в напряженных полупроводниковых структурах, приобретают дополнительную актуальность.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и совершенствование теоретических основ и принципов проектирования интегральных полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений, построение математических моделей микромеханических и микроэлектромеханических систем на основе деформируемых сред, разработка соответствующего алгоритмического и программного обеспечения, математическое моделирование зависимостей свойств таких структур от топологических характеристик и параметров компонентов, теоретические и экспериментальные исследования их поведения при различных воздействиях.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить четыре блока связанных между собой задач.

1. Рассмотреть вопросы оптимального преобразования деформации в изменение

сопротивления полупроводниковых структур, для чего:

• изучить влияние деформации, температуры, легирования и состава полупроводниковых слоев на основные кинетические эффекты в полупроводниковых структурах на основе Si, Ge и GaAsp- и п- типа;

• разработать физические и математические модели транспорта носителей заряда в напряженных полупроводниковых структурах, позволяющие проводить оценку параметров тензопреобразователя и находить наиболее эффективные конструктивные решения, проверить модели экспериментально.

2. Рассмотреть задачу оптимальной организации измерительных цепей, при этом:

• изучить влияние параметров тензопреобразователей и структуры (топологии) измерительных схем на основные технико-экономические характеристики измерительных цепей и построить соответствующие математические модели;

• изучить влияние технологического разброса параметров тензопреобразо-вателей на основные характеристики измерительных цепей, построить соответствующие математические модели, рассмотреть возможности уменьшения его проявления, найти наиболее эффективные конструктивные решения измерительных цепей, изготовить их и проверить модели экспериментально;

• рассмотреть вопросы проектирования схем термостабилизации.

3. Разработать теоретические основы аналитического расчета и программное обеспечение для определения статических и динамических характеристик упругих элементов датчиков давления и микромеханических систем, для этого:

• с единых позиций провести анализ влияния топологии, кристаллографической ориентации, геометрических размеров и материала диафрагмы на статические и динамические характеристики упругих элементов датчиков и разработать методику предварительного проектировочного расчета их механических характеристик;

• исследовать поведение полупроводниковых диафрагм при одновременном воздействии электрического поля и внешнего давления, разработать математическую модель для оценки критических параметров;

• экспериментально и теоретически изучить влияние поглощающих покрытий и газодинамического демпфирования на динамические характеристики упругих элементов датчиков.

4. Спроектировать, изготовить и исследовать характеристики ДПД на основе полупроводниковых чувствительных элементов, при этом:

• разработать базовые конструкции измерительных модулей, спроектировать, изготовить и экспериментально исследовать характеристики полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений;

• разработать методику и программное обеспечение для идентификации динамических параметров ДПД;

• провести испытания приборов и доказать правильность выбранных конструктивных и технологических решений.

Методы исследования. В качестве главных инструментов исследований использовались методы теории упругости, вариационное исчисление, математическое моделирование. Для подтверждения справедливости моделей проводились также экспериментальные исследования поведения приборных структур.

Научная новизна. Впервые с единых позиций проведены комплексные исследования всех этапов цепочки преобразований, характерной для датчиков давлений:

• на основании исследований температурных, концентрационных и деформационных зависимостей электропроводности и постоянной Холла в Ge, Si, GaAs и твердых растворах на их основе показано, что для всех исследованных материалов в рамках моделей перетекания Херринга С. и вырожденных изотропных зон Бира Г.Л. и Пикуса Г.Е. не удается описать кинетические эффекты при наличии и отсутствии деформации, используя единый набор констант;

• разработаны модели переноса носителей заряда в напряженных структурах на основе Ge, Si и GaAs п- и /?-типа, учитывающие особенности энергетического спектра электронов и дырок и доминирующие механизмы рассеяния, позволившие в рамках единого подхода описать температурные, концентрационные и деформационные зависимости электропроводности;

• предложена методика сопоставления различных интегральных тензочувстви-тельных схем, учитывающая их структуру и разброс параметров элементов. Установлены качественные и количественные зависимости технических характеристик интегральных тензопреобразователей от особенностей технологии и конструктивного исполнения;

• разработаны статические и динамические модели упругих элементов (УЭ) микромеханических (ММС) и микроэлектромеханических (МЭМС) систем, учитывающие влияние топологии, кристаллографической ориентации, размеров и анизотропии упругих свойств материала диафрагмы на механические свойства УЭ, позволяющие выявить области диафрагмы, наиболее перспективные для размещения чувствительных элементов датчиков или испытывающие критические на-

пряжения, способные вызвать разрушение конструкции и проводить расчет характеристик УЭ ДПД;

• в результате анализа статических моделей установлено, что в отсутствии внешнего давления величина критического прогиба МЭМС определяется размерностью зависимости прогиба диафрагмы от координат и слабо зависит от формы УЭ. В линейном приближении величина критического прогиба диафрагмы при воздействии электрического поля определяется только начальным зазором между электродами, а в нелинейном - еще и толщиной диафрагмы. С увеличением усилий, возникающих в срединной поверхности, значение критического прогиба возрастает от ОЛМдо 0.13d;

• обнаружено, что при одновременном воздействии электрического поля и однородного внешнего давления на характеристиках УЭ МЭМС возможно появление второй критической точки и гистерезиса.

Практическая значимость и реализация результатов. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-технических работ НГТУ по заданию Министерства образования Российской федерации.

Теоретические и практические результаты, полученные в диссертационной работе, использованы в научно-исследовательских работах: «Исследование и разработка датчиковой аппаратуры на основе полупроводниковых тензорези-стивных преобразователей для регистрации параметров воздушных ударных волн» (1990 г.); «Исследование энергетического спектра и механизмов переноса неравновесных носителей заряда в размерноквантованных полупроводниковых структурах», по гранту 70-71-71 на исследования в области фундаментального естествознания в рамках «II конкурса грантов по фундаментальному естествознанию 1990 г.»; «Разработка и организация мелкосерийного выпуска полупроводниковых датчиков давления и расхода жидкости для контроля и управления тепло- и водоснабжением жилых зданий и сооружений», выполняемой в рамках Межвузовской научно-технической программы «Конверсия и высокие технологии 1994-1996»; «Разработка теоретических и технологических основ создания микро- и наноэлектронных систем на основе слоев Ge-Si» (код проекта 208.04.001), в рамках научно-технической программы «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (2002-2004 г.), а также в НИР, выполняемых в рамках проекта «Новосибирский объединенный исследовательский университет высоких технологий по Федеральным целевым программам «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» (1997-2001 гг.) и «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 годы».

В результате разработаны модели переноса носителей заряда в напряженных структурах на основе Ge, Si и GaAs п- и/кгипа, позволяющие существенно сократить объем экспериментальных исследований не только при проектировании различного вида сенсоров, но и при создании новой, интенсивно формирующейся в настоящее время элементной базы электроники на основе напряженных слоев Ge и Si.

Проведено сопоставление характеристик тензочувствительных преобразователей на основе интегральных тензорезисторов и МДП-тензомикросхем. Разработаны но-

вые схемы интегральных тензочувствительных преобразователей. Новизна предложенных схем подтверждена 7 авторскими свидетельствами СССР.

Впервые экспериментально и методами математического моделирования в рамках единого подхода детально изучено влияние топологии, материала и кристаллографической ориентации упругих элементов на статические и динамические характеристики ММС и МЭМС при различных способах демпфирования.

Разработанные математические модели и алгоритмы позволяют провести оценку характеристик создаваемых датчиков, сделать обоснованный выбор параметров конструкции и провести её оптимизацию на этапе предварительного проектирования. Представление результатов моделирования в аналитической форме ускоряет поиск оптимальных решений на каждом отдельном этапе и в целом весь процесс проектирования.

На основе данных исследований разработана методика проектирования датчиков переменных и импульсных давлений, проведена практическая оптимизация конструкции измерительного модуля, спроектированы и созданы датчики переменных давлений ДУВ и ДУВАГ.

Результаты исследований использованы в учебном процессе при чтении дисциплин «Твердотельная электроника», «Основы наноэлектроники» и «Спец. главы микро- и наноэлектроники», при написании 3 учебных пособий для студентов вузов. _,

Практическая значимость работы подтверждена актами об использовании результатов. Разработанные датчики включены в «Перечень датчиковой аппаратуры, разработок и метрологических услуг НИИ Машиностроения (в области измерения импульсных давлений)».

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Физические модели переноса носителей заряда в напряженных структурах на основе Ое, 81 и ОаАв п- и р-типа, позволившие в рамках единого подхода описать температурные, концентрационные и деформационные зависимости электропроводности, результаты моделирования и выводы о том, что:

- при моделировании тензоэффектов в п-81 и структурах на его основе наряду с перетеканием необходимо учитывать перестройку примесных состояний, изменения

междолинного рассеяния и взаимодействие Х?К X? подзон;

1| п л^

- основные особенности пьезосопротивления в «-ОаА и структурах на его основе определяются перестройкой примесных состояний не связанных с основным экстремумом зоны проводимости;

- при моделировании тензоэффектов в Ое, 81 и ОаА /кгипа необходимо учитывать взаимодействие Г8 и Г7 подзон.

2. Методика сопоставления различных интегральных тензочувствительных схем, учитывающая их структуру и разброс параметров элементов, и результаты анализа и сопоставления характеристик измерительных цепей на основе интегральных тензорезисторов и МДП-тензомикросхем. Качественные и количественные зависимости технических характеристик интегральных тензопреобразователей от особенностей технологии и конструктивного исполнения.

3. Линейные и нелинейные модели, результаты моделирования статических и динамических характеристик УЭ ММС и МЭМС при воздействии электрического поля и однородного внешнего давления и выводы о том, что:

- в зависимости от величины отношения воздушного зазора d к толщине диафрагмы h увеличение электрического поля может приводить не только к уменьшению, но и к увеличению частоты собственных колебаний УЭ МЭМС;

- при одновременном воздействии электрического поля и однородного внешнего давления на характеристиках УЭ МЭМС возможно появление второй критической точки и гистерезиса;

- при увеличении усилий, возникающих в срединной поверхности, величина критического прогиба диафрагмы УЭ МЭМС может возрастать от 0 Aid до 0J3d.

4. Результаты исследований по демпфированию колебаний УЭ ММС с помощью поглощающих покрытий и газодинамического демпфирования.

5. Методика расчета и проектирования интегральных полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений, учитывающая кристаллографическую ориентацию, топологию и материал УЭ, наличие поглощающих покрытий и газодинамического демпфирования. Достигнутые параметры датчиков.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: IV-конференции по полупроводниковой тензометрии, Львов, 1970 г.; Всесоюзном симпозиуме по генерации СВЧ колебаний с использованием эффекта Ганна, Новосибирск, 1973 г.; Пятом симпозиуме по электронным процессам на поверхности полупроводников и на границе раздела полупроводник-диэлектрик, Новосибирск, 1974; XX областной научно-технической конференции, ГПНТБ СО АН СССР, Новосибирск, 1977 г.; IX Всесоюзном симпозиуме «Электронные процессы на поверхности и в тонких слоях полупроводников», Новосибирск, ИФП СО АН СССР, 1988 г.; Первой, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой межд. н.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП, Новосибирск (1992,1994, 1996,1998,2000 и 2002 г.); Межд. н.-техн. конф. «Датчик-93», Барнаул, 1993 г.; Межд. н.-техн. конф. «Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления», Пенза, 1994 г.; Третьей Международной конференции «Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов» (ИКАПП-94), Барнаул, 1994 г.; Междун. н.-техн. конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск (1995, 1996 и 1998 г.); VIII и XIV н.-техн. конф. с участием зарубежных специалистов "Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления", М.:МГИЭМ (1996, 2002 г.); The 1-st and 4-th Korea-Russia International Symposium on Science and Technology (KORUS). Korea, Ulsan (1997,2000 г.); The 3-rd and 6-th Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (KORUS), Novosibirsk, Russia (1999, 2002 г.); IV Российской конференции по физике полупроводников, Новосибирск. ИФП РАН, 1999 г.; 3-rd International conference "Physics of low-dimensional struc-tures-3". Moscow, 2001 г.; IEEE Siberian Russian workshop and Tutorials on electron devices and materials. EDM'2002. Novosibirsk, 2002 г.; 4-й Международной научно-технической конференции «Электроника и информатика-2002», М.:МИЭТ, 2002 г.

Личный вклад соискателя. Автору принадлежит формулировка и обоснование цели работы, выбор объектов исследования, постановка задач и анализ результатов. Практически все эксперименты выполнены также при его личном участии.

Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в 92 научных статьях и материалах международных, всесоюзных и республиканских конференций, а также отражены в 3 учебных пособиях и 7 авторских свидетельствах. Отдельные результаты отражены в зарегистрированных в ВНИТЦ отчетах по НИР. В автореферате приведен список из 72 наиболее значимых работ по теме диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы, включающего 414 наименований, и приложений. Объем основного текста диссертации составляет 480 страниц, включая 286 рисунков и 45 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи. Показано, в чем состоит научная новизна и прикладная значимость полученных в работе результатов. Описана структура диссертации и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ современного состояния и перспектив разработки интегральных датчиков переменных давлений. Вводятся основные понятия, рассматриваются структура и характеристики датчиков давления. Приводятся технические характеристики современных ДЦЦ. Обосновываются преимущества полупроводниковых интегральных ДПД, использующих тензорезистивный эффект.

В соответствии с цепочкой преобразований тензорезистивного датчика давления

(где ДР(() - величина измеряемого д а в л ¿Щщу^), - прогиб диафрагмы, вызванный приложенным давлением, £"(дс,_у,/) - поле деформаций поверхности диа-ф р а г - вызванные деформацией изменения сопротивлений тензорези-

сторов, - изменения электрического напряжения (или тока) на выходе

измерительной цепи, вызванные изменением сопротивлений тензорезисторов) анализируются подходы к оценке характеристик, моделированию и организации каждого этапа цепочки преобразований. Рассматриваются: влияние деформации на энергетический спектр и перенос носителей заряда в полупроводниках со структурой алмаза и цинковой обманки, моделирование механических характеристик упругих элементов, особенности размещение тензопреобразова-телей на упругом элементе, измерительные цепи, вопросы идентификации динамических характеристик датчиков давления и перспективы разработки датчиков давления на основе структур наноэлектроники.

В заключение делается вывод, что при разработке датчиков необходимо анализировать и оптимизировать каждый этап цепочки преобразований, что и определяет дальнейшую структуру диссертации.

Во второй главе рассматриваются вопросы моделирования транспорта электронов в напряженных полупроводниковых структурах, связанные с реализацией этапа ¿(х,у,1) => ¿№(1) цепочки преобразований.

В данной главе представлены резутьтаты исследований влияния деформации на кинетические эффекты в БЦ 1 Ое* и ваЛв п - типа.

Анализ литературных данных и проведенные нами комплексные экспериментальные и теоретические исследования влияния температуры, концентрации легирующей примеси и деформации на электропроводность и постоянную Холла монокристаллов п- Si показали, что в рамках доминирующей теории перетекания Херринга даже с учетом теории анизотропного рассеяния основные особенности поведения тензоэффектов в широком диапазоне температур, концентраций примеси и деформаций не удается объяснить. Показано, что основные отличия в данном случае связаны с перестройкой структуры примесных состояний, проявлением двугорбой структуры зоны проводимости и изменением интенсивности междолинного рассеяния.

Установлено, что именно перестройка примесных состояний в напряженных структурах на основе я^ ответственна за зависимость тензоэффектов от типа легирующей примеси, наличие спада у зависимости удельного сопротивления и постоянной Холла от одноосной деформации при 78-120 К.

Показано, что в случае деформация может изменять значение постоянной Холла (рис.1) более, чем на 30%. Таким образом, при интерпретации данных, полученных из измерений эффекта Холла, необходимо учитывать механические напряжения и анизотропию рассеяния.

Для объяснения особенностей поведения кинетических эффектов в деформированных кристаллах «^ при температурах выше 120 К была разработана соответствующая модель транспорта электронов в напряженных слоях, учитывающая наряду с перестройкой примесных состояний изменение междолинного рассеяния. Проведенные расчеты зависимостей удельного сопротивления от нагрузки, температуры и концентрации легирую -щей примеси с учетом трех механизмов рассеяния (на ионах примесей, длинноволновых акустических фононах и междолинного рассеяния) показали, что учет междолинного рассеяния позволяет объяснить характерные особенности поведения электропроводности п-$1. Оценки показали, что при

300 К вклад изменения междолинного рассеяния в изменение электропроводности при деформации достигает 40-50%.

На основе разработанной модели транспорта электронов в напряженных слоях п-81 был проведен расчет вклада междолинного рассеяния в величину основного коэффициента пьезосопротивления п, определяющего величину тензочувствитель-ности электронного кремния. При этом полагали, что механизмы рассеяния независимы, а от деформации изменяется только междолинное рассеяние. В результате было получено выражение, учитывающее вклад междолинного рассеяния в коэффициент пьезосопротивления

При этом общий вклад в константу при комнатной температуре составляет порядка 30%.

В целом проведенные исследования показали, что_, используя полученный набор констант деформационного потенциала и

взаимодействия с фононами результаты расчета темпера-

турных, концентрационных и деформационных зависимостей электропроводности и-81 удается согласовать с экспериментальными данными с погрешностью менее 10% в интервале температур 78-350 К и концентраций электронов 10|2-5-10!7см"3.

Таким образом, проведенные исследования и разработанные модели позволили не только уточнить существующие представления об особенностях переноса электронов в напряженных слоях «-81, но и получить хорошее количественное согласие результатов расчета и эксперимента в широком интервале температур, концентраций легирующей примеси и деформаций, что позволяет их использовать для оценки характеристик тензопреобразователей на этапе проектирования.

Одним из путей улучшения технико-экономических характеристик микроэлектронных компонентов является использование новых материалов и физических эффектов. К таким «новым» перспективным материалам в настоящее время относят твердые растворы на основе Ое и 81.

Используя результаты моделирования кинетических эффектов в деформированных слоях ш-81 и литературные данные по исследованию транспорта электронов в деформированных слоях «-Ое, нами была разработана модель переноса электронов в напряженных структурах на основе Ое и 81, учитывающая эффект перетекания, перестройку основного состояния мелких примесных центров, анизотропное рассеяние на ионах примеси и акустических фотонах, изменение междолинного рассеяния, а также взаимодействие Х^ И Х^ ЗОН. Установлено, что модель достаточно хорошо описывает экспериментальные результаты в интервале температур Т— 78—350 К и концентраций электронов п = 10'^ — 5• ю"смЭ во всем интервале составов твердых растворов и может быть использована для оценки характеристик тензопреобразователей на основе напряженных слоев

2л1кТа± Си -С|21 Щ жх

Еще одним перспективным материалом микро- и наноэлектроники является ОаАв. Исследования эффекта пьезосопротивления в «-ОаАв в интервале температур 78-т850 К и концентраций электронов Ы016*2-1018 см"3 показали, что наблюдаются три типа зависимостей пьезосопротивления от температуры.

Характерными чертами первого являются малые величины пьезосопротивления (тс-—■ 10"12 смлдин) и слабая зависимость от температуры, второго - средние величины и колоколообразная форма температурной зависимости % в диапазоне 200*400 К, третьего - сильная температурная зависимость большая величина см2/дин) и монотонное изменение пьезосопротивления с температурой. Показано, что характерные особенности зависимостей второго и третьего типов связаны с перестройкой при деформации примесных состояний. Предложены модель, учитывающая наличие двух типов примесных состояний, и методика определения их параметров, позволяющие описать экспериментальные зависимости для образцов второго и третьего типов в диапазоне температур 16(Н400 К с погрешностью не более 15%, а для образцов первого типа в диапазоне 400ч-800 К - с погрешностью менее 10%.

Для создания тензопреобразователей кроме ОаА большой интерес представляют твердые растворы на его основе. При деформации в таких структурах может происходить изменение взаимного расположения Г-, Ь- и Х- энергетических подзон и перестройка примесных состояний, не связанных с Г- минимумом зоны проводимости. Показано, что в рамках такой модели удается достаточно хорошо описать зависимости изменения электропроводности варизонных структур А^Оаг^Ав п-типа и основные отличия в поведении электропроводности, наблюдающиеся при гидростатическом и одноосном (вдоль [111] направления) сжатии.

В результате разработана модель, описывающая влияние деформации на электропроводность структур на основе л-ОаАв, позволяющая проводить оценку основных параметров тензочувствительных элементов на этапе проектирования, что особенно актуально при использовании твердых растворов, так как огромное количество возможных вариаций изменения состава по толщине или длине структуры делает практически невозможным их экспериментальный перебор.

На основании предложенной модели разработана методика оптимизации основных параметров тензочувствительных элементов на основе варизонных структур А1хОа|.хАв ш-типа, обеспечивающая значительное сокращение объема необходимых экспериментальных исследований и улучшение метрологических характеристик.

В третьей главе приводятся результаты исследований транспорта дырок в напряженных полупроводниковых структурах на основе Ое, 81 и ОаАв/кгипа.

Выполнен комплекс исследований, связанный с изучением влияния деформации на электропроводность, термо-элс. и постоянную Холлар-Ое, и твердых растворов в широком интервале температур, концентраций легирующей примеси и составов. В результате получены экспериментальные зависимости: для монокристаллов р-Ое продольных коэффициентов пьезосопротивления первого порядка от температуры и концентрации дырок соответственно в

10 МПа —

|

Щ, 10"* МПа'3

-0 5

10'

ю"

10'

р, си

р, см"

Рис. 2. Зависимости коэффициентов %2ищ для р<к от концешрации дырокпри1ЦХ|[111]и78К

диапазонах 77.4*400 К и 8.010|2-И).51018 см"3, зависимости коэффициентов п2 и (второго и третьего порядков) от концентрации дырок при ,1||Х||[111] и 78 К (рис2), зависимости коэффициентов пьезохолл-эффекта от величины магнитного поля и температуры для образцов с концентрацией примеси 81012н-6-1015 см"3; для -зависимости изменения величины относительного согфотивления /зу/рь от давления при 78 и 300 К и коэффициентов л2 и я3 от концентрации дырок при 1||Х||[111], 78 и 300 К (рис.3).

В рамках трехзонной модели, учитывающей взаимодействие зон Г» и Г7, проведен анализ вероятностей переходов дырок при рассеянии на длинноволновых акустических и оптических фононах, а также потенциале заряженных примесей в ве и с учетом анизотропии изоэнергетических поверхностей зон легких и тяжелых дырок, а также зоны, отщепленной спин-орбитальным взаимодействием. Получены выражения, позволяющие рассчитать вероятности рассеяния. Показано, что отличия трехзонной модели от двухзонной при расче-

р, см

0.5 0 -0.5 -1

О* МПа _ 300 К

- 1-11Ш1 __1 1 1 иди -1—1.1 Л,на

1015 ю16

10" 10" р, см"1 ' 10" 10" 10" 1011 р, см-1 б

Рис. 3. Зависимости коэффициентов яг и язДпяр-Б! от концентрации дырок при Л||Х||[111],

78К-а)и300К-б)

те вероятностей рассеяния могут достигать 100%. Рассчитаны температурные и концентрационные зависимости дрейфовой подвижности дырок с учетом рассеяния на ионах примеси, акустических и оптических фононах и показано их хорошее согласие с экспериментом. Построены номограммы для определения концентрации ионов примеси в р-Ов по значению дрейфовой подвижности при 77.4 или 300 К. В рамках данной модели рассчитаны электропроводность и температурные коэффициенты сопротивления для различных составов твердого раствора Б^хСе* и концентраций акцепторов. Показано, что для слаболегированных образцов с концентрацией дырок менее см'3 наблюдается довольно хорошее согласие результатов расчета и эксперимента. В области же промежуточного легирования (в области перехода диэлектрик-металл) расхождение возрастает, что, на наш взгляд, связано с образованием и проявлением примесной зоны.

Для моделирования эффекта пьезосопротивления в полупроводниках со структурой алмаза и цинковой обманки с большой величиной спин-орбитального расщепления развито модифицированное двухзонное приближение. В рамках данного приближения рассчитаны температурные зависимости коэффициентов для

р-Ов с учетом рассеяния на ионах примеси, акустических и оптических колебаниях атомов. Показано, что при учете несферичности и непараболичности энергетического спектра дырок удается получить хорошее согласие между расчетом и экспериментом. При этом и для отличия от эксперимента не превышают 10% . Учет «гофр» позволяет также получить смену знака для Я^юо> > которая наблюдается в эксперименте в области комнатных температур.

Полученные выражения, в первую очередь, применимы для моделирования пьезосопротивления в р-Съ, а в случае твердых р а с т в Фф.цоЗвхп о мере увеличения доли диапазоны температур и легирования, в которых они будут давать правильные оценки, будут уменьшаться. Для чистого их можно использовать лишь при температурах меньше 200 К и слабом легировании.

Основное достоинство полученных выражений — относительная простота и наглядность результатов моделирования, что делает их удобными для использования на этапе предварительного проектирования.

Для моделирования влияния температуры, легирования, величины деформации и состава на коэффициенты пьезосопротивления структур на основе Се И в более широком интервале температур, деформаций и состава разработана соответствующая модель, учитывающая взаимодействие Гв И Г7 зон. При этом для расчета вероятностей рассеяния и времен релаксации использовалась трехзонная изотропная модель энергетического спектра. Результаты расчета зависимостей коэффициентов для от концентрации дырок, выполненного в трехзонном приближении с учетом рассеяния на акустических и оптических фононах, а также ионизированных примесях, показали, что для комнатных температур наблюдается достаточно хорошее согласие расчета и эксперимента. С понижением температуры различие увеличивается, и при 78 К для коэффициента 7144 оно достигает 20%, что, по-видимому, связано с проблемой корректного учета рассеяния на ионах примеси. Отклонение

расчета от эксперимента увеличивается и с увеличением концентрации легирующей примеси. Отметим, однако, что только в рамках трехзонной модели удается достаточно хорошо описать температурные и концентрационные зависимости коэффициентов пьезосопротивления и подвижности в р-Яг, используя единый набор констант деформационного потенциала:

Впервые в рамках трехзонной модели рассчитаны зависимости коэффициентов пьезосопротивления от концентрации дырок для твердых растворов Об-

наружено, что зависимости коэффициентов пьезосопротивления от состава твердого раствора имеют немонотонный характер. Установлено, что с увеличением содержания Ge коэффициент пьезосопротивления п л сначала уменьшается (почти в два раза), а затем при х > 0.7 начинает увеличиваться.

Проведено моделирование нелинейности тензорезистивного эффекта: оценены коэффициенты щ И ТСз для р-Ов с учетом рассеяния на акустических и оптических фононах для 78 и 300 К, нескольких направлений деформации и электрического тока. Рассчитаны концентрационные зависимости коэффициента Иг для р-81 при А" || [110] и различных направлениях электрического тока. Показано достаточно хорошее соответствие результатов расчета и эксперимента.

Рассчитаны концентрационные зависимости коэффициента с учетом

рассеяния на акустических и оптических фононах, а также ионах примеси для диффузионных слоев р-Ш. Показано, что расхождение с экспериментальными результатами для р< 1020 см'3 при 300 К не превышает 15%.

На основе разработанных моделей рассчитаны зависимости температурных коэффициентов сопротивления (рис.4) и пьезосопротивления (рис.5) от концентрации дырок для структур на основе Ge и Si.

В ряде случаев измерение давлений производится в присутствии магнитных полей. Для оценки возникающих погрешностей были измерены зависимости э.д.с. Холла от величины магнитного поля на образцах p-Ge при воздействии одноосного давления. Установлено, что изменения э.д.с. Холла при деформации порядка 10"3 в области комнатных температур и слабых магнитных полей могут достигать 5%. При понижении температуры эти изменения возрастают в 2-2.5 раза, а с увеличением магнитного поля - уменьшаются.

Если Ge представляет интерес для разработки низкотемпературных тен-зопреобразователей, то для создания высокотемпературных тензопреобразовате-лей перспективным

1_ <№ц 1

1Си <П ' К

-0.0005

-аом

•«.0015

-0002

-00025

I 'Я

- -х=0 --•-х-0,2 ••♦•■1р0,4----х=0,6 -*-х=0,8 —»-х=1

г / / / / / /

„„-Г"" к / г у - —

|

10" 10м 10" 10" 10" 10" 10" р, см'3 Рис. 5. Зависимости температурного коэффициента пьезосопротивления для твердого раствора БЬ-хСе* от концентрации дырок при 300 К

представляется (ЗаДа В то же время сообщения по исследованию влияния деформации на перенос дырок в ваАз в литературе встречаются крайне редко, а вопросы проектирования датчиков давления (тем более ДПД) вообще практически не освещаются. Нами были проведены комплексные исследования электропроводности, пьезосопротивления, э.д.с. Холла и термо-э.д.с. ОаАэ с концентрацией дырок 3.9-1016 4-2.0-1020 см"3.

Измерены температурные и концентрационные зависимости электропроводности, пьезосопротивления, э.д.с. Холла и термо-эд.с.. Рассчитана концентрационная зависимость температурного коэффициента сопротивления. Обнаружено, что в области концентраций 1-1018-е-6- 10,8см"3 не проявляется провал, явно выраженный у ве и Б!. Получены аппроксимационные формулы для расчета температурных и концентрационных зависимостей эффективной подвижности дырок. При этом ошибка аппроксимации в диапазоне температур 200+480 К и концентраций 3.5-10й -5-2-1019см"3 не превышает 15%.

Измерены температурные зависимости коэффициентов пьезосопротивления л<ш>, Лц и К|2 для образцов ОаАэ с концентрацией дырок 3.91016н- 2.0-1020 см"3. Рассчитана зависимость температурного коэффициента пьезосопротивления для р-

СаАв от концентрации дырок при 300 К (рис.6). Установлено, что данная зависимость повторяет соответствующие зависимости для ве и 81, при этом спад при больших концентрациях наступает раньше, чем в 81, но позже, чем в Ое. Получены аппроксимационные формулы для расчета температурных и концентрационных зависимостей коэффициентов пьезосопро-

1 Дя.|ц> 1 . Л*!!!,"""ЯТ'ТС

-0.001

-00015

-0002

-0 0025

10"

10"

10"

10"

р, см"

Рис. 6. Зависимость температурного коэффициента пьезосопротивления для р-ОаМ от концентрации дырок при 300 К

тивления. При такой аппроксимации ошибка не превышает 15%.

Рассчитаны зависимости максимальной погрешности измерения давления цх из-за температурного изменения тензочувствительности от концентрации дырок для мостовой схемы с тензорезисторами из ваАв для интервала температур 250-г350 К. Установлено, что при питании измерительного моста от источника напряжения относительная погрешность, вносимая температурной зависимостью тензочувствительности, будет монотонно уменьшаться при увеличении степени легирования тензорезисторов. В случае же питания тензомоста от источника тока при концентрации дырок около 6-10|8см'3 наблюдается эффект самокомпенсации .

Сделана оценка коэффициента щ, характеризующего относительный вклад в обшую погрешность измерения от температурной зависимости начального разбаланса. Установлено, что на фоне монотонного роста коэффициента щ с увеличением концентрации дырок для любых температур при концентрациях около 1.6-1018 см'3 наблюдается максимум, а затем минимум - при концентрациях порядка 2.0-10|84-3.5-1018 см"3. В результате интегральный критерий начального разбаланса для мостов с ОаА тензорезисторами достигает минимума в области концентраций примерно на порядок большей, чем для мостов с 81 тензорезисторами.

Одна из особенностей проектирования датчиков давления на основе ОаА связана с его низкой теплопроводностью, что, с одной стороны, уменьшает допустимые рассеиваемые электрические мощности, а с другой - способствует появлению градиентов температуры (особенно у радиальных тензорезисторов). Для оценки возможных погрешностей измерений, связанных с наличием градиентов температуры, были измерены температурные зависимости продольного коэффициента пьезотермоэдс на образцах /т-СаАв с концентрацией дырок З.^Ю^-ШМО20 см'3 при Д7Щ111] и Д7р|[100]. Установлено, что при понижении температуры наблюдается резкий рост пьезотермоэдс, который, на наш взгляд, связан с проявлением фононного увлечения. Обнаружена немонотонная зависимость величины коэффициента пьезотермоэдс от концентрации дырок, чего не наблюдается у коэффициента термоэдс.

Показано, что при комнатной температуре у тензорезисторов с концентрацией дырок больше 1018 см'3 величина термо-э.д.с. не превысит 0.5 мВ/К, а её изменение придеформации 10"3 будет меньше 50 мкВ/К.

Получено выражение для расчета коэффициентов пьезотермоэдс в двухзонном приближении. Сопоставление расчета с экспериментом показало их качественное согласие. Количественное совпадение при комнатных температурах достигается лишь при увеличении константы деформационного потенциала d примерно до 30 эВ для /»-Б! и до 10-4-12 эВ для р-Ое и СаАз.

Анализ полученных зависимостей показывает, что тензочувствительные схемы на основе должны быть работоспособны, по крайней мере, до

500 К. При этом в диапазоне комнатных температур их тензочувствительность будет примерно на 20-25% меньше, чем у кремниевых, а погрешности из-за температурных зависимостей тензочувствительности и проводимости будут

одного порядка с кремниевыми.

В целом результаты, приведенные в данной главе, позволяют оценить температурные и концентрационные зависимости электропроводности, термо-э.д.с. и э.д.с Холла для Ge, 81, GaAs и структур на их основе в широких диапазонах механических напряжений и магнитных полей. Эти же соотношения лежат в основе расчета тензоэффектов в неоднородно легированных слоях (диффузионные и ионнолегиро-ванные слои) и позволяют оценить погрешности тензопреобразователей, возникающие в присутствии магнитных полей и градиентов температуры. Все это позволяет уточнить оценки и существенно сократить объем экспериментальных исследований не только при проектировании различного вида сенсоров, но и при создании новой, интенсивно формирующейся в настоящее время элементной базы электроники на основе напряженных слоев Ge и 81.

Выбрав, исходя из требований технического задания, материал, легирование и тип (диффузионный, ионнолегированный, эпитаксиальный) тензопреобразователя и рассчитав (на основе результатов гл. 2 и 3) его характеристики, необходимо спроектировать измерительную цепь, которая должна обеспечивать максимальный коэффициент преобразования, минимизировать начальный выходной сигнал и проявления дополнительных (паразитных) воздействий.

В четвертой главе рассматриваются вопросы оптимальной организации измерительных цепей, осуществляющих этап ЛЯ(()=> ЛУ(Х) цепочки преобразований. Проводится сравнительный анализ тензопреобразователей разных типов. Рассматриваются и сопоставляются тензочувствительные схемы с цепочечной структурой, многоэлементные мостовые схемы, распределенные чувствительные элементы, тен-зочувствительные ИС на МДП-транзисторах. Анализируется влияние технологического разброса параметров элементов на характеристики тензомикросхем. Оцениваются их возможности и основные характеристики. Проводится анализ схем термостабилизации на КМДП-транзисторах.

На основании теоретических и экспериментальных исследований с единых позиций выполнен сравнительный анализ возможностей и основных характеристик балансных измерительных тензорезистивных преобразователей.

Для сопоставления измерительных схем тензопреобразователей предложено использовать коэффициент подобия, пропорциональный тензочувствительно-сти, и многопараметрическую чувствительность, характеризующую влияние разброса параметров элементов на величину начального выходного сигнала.

Установлено, что тензочувствительность цепочечной схемы с увеличением числа звеньев уменьшается. При этом цепочечные схемы позволяют значительно улучшить соотношение между полезным дифференциальным сигналом и синфазным выходным напряжением. По этому параметру цепочечные схемы превосходят мостовые. Показано, что использование цепочечных схем должно в среднем в л/Л^ раз увеличивать отношение полезного сигнала к среднему квадратическому отклонению а начального выходного напряжения, вызванного разбросом сопротивлений тензорезисторов, по отношению к мосту первого порядка.

Установлено, что у многоэлементных мостовых схем по мере увеличения количества элементов уменьшение тензочувствительности происходит медлен-

нее, чем у цепочечных схем, что значительно улучшает соотношение между величиной полезного сигнала и средней величиной напряжения начального разбаланса. Показано, что характеристики базовой многоэлементной мостовой схемы (рис.7) могут существенно изменяться при изменении проводимости отдельных резисторов.* Установлено, что увеличение проводимости резисторов, подсоединенных к узлам, на которые подается напряжение питания, позволяет увеличить тензочувствительность базовой схемы.

Показано, что у таких модифицированных многоэлементных мостовых схем рост тензочувствительности по отношению к базовой схеме может достигать 30 %. При этом, по мере увеличения полного числа резисторов отношение величины полезного сигнала к среднему квадратиче-скому отклонению начального выходного сигнала у данных схем будет возрастать.

Сопоставление характеристик многоэлементных мостовых тензопреобразовате-лей также показало, что все они имеют примерно одинаковое значение отношения тензочувствительности к среднему квадратическому отклонению, характеризующему величину начального выходного сигнала. При этом, однако, модифицированные схемы с нечетным числом мостов первого порядка (рис. 8) будут иметь максимальную тензочувствительность.

Установлено, что тензочувствительность распределенных чувствительных элементов (рис. 9) существенно зависит от начального распределения линий тока. Рассчитаны зависимости тензочувствительности распределенных чувствительных элементов с квадратной топологией от соотношения размеров контактных областей А и размеров чувствительного элемента Н. Показано, что тензочувствительность увеличивается при увеличении размеров токовых контактов и уменьшении потенциальных. Установлено, что в случае точечных потенциальных контактов при тензо-

чувствительность такого моста становится даже больше тензочувствитель-ности моста первого порядка. Расчеты показали, что распределенные чувствительные элементы с квадратной топологией должны иметь меньшие зна-

а 6 в

Рис. 9. Топология распределенных чувствительных элементов, а - с точечными контактами и непроводящей средней частью, б - с прямоугольными контактами, в - с точечными потенциальными контактами

чения напряжения начального разбаланса, чем мосты первого порядка.

В целом анализ показал, что применение многоэлементных и распределенных преобразователей позволяет увеличить величину полезного сигнала, уменьшить напряжение начального разбаланса и величину синфазного сигнала по сравнению с соответствующими характеристиками моста первого порядка.

Кроме измерительных цепей, использующих пассивные элементы, несомненный интерес представляют цепи, содержащие активные компоненты, в которых совмещены функции преобразования и усиления.

В работе проведен сравнительный анализ характеристик МДП-тензомик-росхем при различных способах подачи смещения и стабилизации рабочей точки с учетом технологического разброса и корреляционных связей между параметрами элементов. Показано, что практически все тензомикросхемы могут иметь тензочувствительность большую, чем тензочувствительность симметричного тензорезистивного моста. Установлено, что наряду с ростом тензо-чувствительности в рассматриваемых схемах растет и чувствительность к разбросу параметров используемых элементов, причем отношение среднеквадратичного отклонения, характеризующего распределение величины напряжения начального разбаланса в большой партии тензомикросхем к величине полезного сигнала, остается практически одинаковым для всех схем.

Для более объективного сравнения качества тензомикросхем предложено использовать многопараметрическую чувствительность, позволяющую оценить влияние технологического разброса на характеристики тензомикросхем. При этом появляется возможность сравнивать схемы, имеющие одинаковую тензочувствитель-ность при номинальных параметрах элементов. Показано, что для балансных МДП-тензомикросхем следует рассчитывать две чувствительности, одна из которых характеризует влияние разброса параметров элементов на величину начального разбаланса, а другая - влияние разброса параметров на сдвиг рабочей точки тензочувст-вительных инверторов.

В результате проведенных исследований разработаны КМДП-тензомикросхемы с улучшенными характеристиками (рис. 10).

Оценив тензо- и многопараметрическую чувствительность измерительных схем, и выбрав «перспективные» для решения конкретной задачи схемы, необходимо уже на этапе проектирования при выбранном базовом технологическом процессе оце-

нить технико-экономические показатели (например, вероятность выхода годных) этих тензомикросхем и найти такие схемотехнические и конструктивные решения, которые обеспечат минимальную чувствительность выходных параметров схемы к неизбежным разбросам параметров элементов. Такие оценки можно получить используя метод статистических испытаний.

Для получения необходимых статистических данных были проведены измерения параметров диффузионных тензорезисторов и МДП-транзисторов с поликремниевыми затворами на 250 тестовых элементах и 90 тензомодулях. С использованием полученных данных методом Монте-Карло было проведено моделирование распределения основных параметров в большой партии тензос-хем. Установлено, что результаты моделирования в целом достаточно хорошо соответствуют эксперименту. Показано, что для увеличения процента выхода «годных» схем (по критерию «разбаланс/сигнал») до 90% целесообразно использовать термостабилизацию кристалла.

С целью уменьшения влияния изменений температуры на параметры тензомик-росхем рассмотрены вопросы, связанные с особенностями проектирования схем термостабилизации кристалла разогревом на КМДП-транзисторах. Измерены температурные зависимости выходного напряжения инверторов КМДП-тензомик-росхем. Показано, что, изменяя соотношение параметров транзисторов и добавляя в схему смещения резисторы, можно получать различные температурные зависимости тензочувствительности.

Разработаны схемы термостабилизации и проведен анализ их функционирования. Получены условия, которым должны удовлетворять параметры схемы термостабилизации. Экспериментально исследованы характеристики схемы термостабилизации на КМДП-транзисторах с датчиком температуры на МДП-транзисторе в «диодном» включении.

Рассмотрены вопросы оптимизации формы и местоположения нагревающего элемента. Проведено моделирование распределения температуры по площади упругого элемента при различных конфигурациях и местоположении нагревателя. Показано, что при использовании нагревателя с равномерным выделением мощности по его длине в углах нагревателя наблюдается заметный перегрев кристалла. Уменьшая выделение мощности по углам и увеличивая около мест разрыва (оставляя об-

шую выделяемую мощность неизменной), используя, например, МДП-транзистор с переменной длиной канала, можно уменьшить перепады температуры и получить большие площади кристалла с постоянной температурой.

Используя результаты, полученные в этой главе, можно выбрать предполагаемую измерительную схему и еще на этапе предварительного проектирования оценить ее параметры с учетом характеристик и возможностей конкретного технологического процесса изготовления.

Спроектировав измерительную цепь, необходимо выбрать конструкцию и оценить параметры упругого элемента. В датчиках давления УЭ является своеобразным «механическим усилителем» и, как правило, определяет тензочувствитель-ность, диапазон измеряемых давлений и перегрузочную способность всего датчика. В подавляющем большинстве случаев именно УЭ определяет частотные и переходные характеристики ДПД, его чувствительность к ускорениям и вибрациям.

В пятой главе анализируется работа и основные механические характеристики УЭ ММС, реализующих преобразование /1Р=>№'(х,}')=>£(л;,1)') в статическом режиме. Рассматривается влияние формы УЭ на основные характеристики преобразователя. Строится модель микромеханических систем с электростатическим управлением. Анализируется нелинейность УЭ ММС. Развивается нелинейная модель УЭ МЭМС.

В процессе исследования проведен статический анализ характеристик УЭ микромеханических преобразователей с наиболее предпочтительными формами диафрагм. В результате: с единых позиций в линейном приближении проанализировано влияние топологии, кристаллографической ориентации, размеров и материала диафрагмы на механические свойства УЭ ММС, что необходимо для выявления областей, наиболее перспективных для размещения чувствительных элементов датчиков или испытывающих критические напряжения, способные вызвать разрушение конструкции.

Разработана модель и выполнен расчет механических характеристик УЭ эллипсоидальной, круглой, прямоугольной, треугольной, шестиугольной и восьмиугольной формы, результаты представлены в виде аналитических зависимостей величины прогиба диафрагмы, распределения напряжений и деформаций от геометрических размеров и конфигурации УЭ, толщины Л, площади и кристаллографической ориентации диафрагмы, а также величины приложенного давления, что делает их удобными для оптимального выбора геометрических размеров диафрагмы, определения полей упругих напряжений и деформаций на этапе предварительного проектирования. Показано, что у плоской жестко защемленной диафрагмы независимо от формы максимальный прогиб будет пропорционален отношению ЛРЗ^/и^ . При этом коэффициент пропорциональности определятся топологией конкретной диафрагмы (формой и соотношением размеров) и анизотропией её упругих свойств (отношением изгибных жесткостей

Рассчитаны: распределения деформаций и напряжений по площади диафрагм, оценены величины максимально допустимых давлений, определены диапазоны линейного преобразования и значения наименьшей критической нагрузки, при ко-

торой диафрагма теряет устойчивость. Показано, что полученные результаты с погрешностью менее 20% согласуются с результатами расчетов с использованием САПР АК8У8 и экспериментальными данными.

Установлено, что для 81 диафрагм анизотропия упругих свойств сильнее всего проявляется на плоскости (001), а для Ое и ОаА - на плоскости (110). Показано, что наиболее «жесткой» является 81 (111) диафрагма, а самой «мягкой» - ОаА (001). В результате при одинаковых топологиях и приложенных давлениях прогиб ОаА (001) диафрагмы может быть почти в 1.5 раза больше, чем у 81 (111) диафрагмы, что необходимо учитывать при проектировании сенсоров с емкостными и оптоэлектронными преобразователями.

Для расширения функциональных возможностей и улучшения метрологических характеристик ММС часто используют электрические поля. При этом электрическое поле может использоваться как для организации процесса измерений (например, для организации дополнительного информационного канала на основе емкостного преобразователя), так и для управления поведением УЭ (системы с уравновешивающим преобразованием, микроклапаны, микрореле, перестраиваемые зеркала, интеллектуальные среды).

Исследовано влияние электрического поля и внешнего давления на характеристики МЭМС (рис. 11), содержащих диафрагмы круглой, квадратной, треугольной или шестиугольной формы. Разработана математическая модель, позволяющая анализировать влияние параметров МЭМС на ее характеристики (рис. 12) и проводить оценку критических параметров в приближении малых прогибов. Получены аналитические выражения для оценки критического прогиба и критического напряжения. Показано, что для квадратных диафрагм результаты наших расчетов практически не отличаются от литературных данных по расчетам с использованием САПР АК8У8 и экспериментальных исследований.

Установлено, что в линейном приближении величина критического прогиба ^кр практически не зависит от формы и материала диафрагмы, а определяется

лишь начальным зазором d между электродами (№кр = 0.47с1), в то время как

критическое напряжение оказывается чувствительным к изменению формы, размеров и материала УЭ.

Для оценки коэффициента нелинейности проведен анализ влияния топологии и размеров диафрагмы на механические свойства УЭ ММС в нелинейном приближении с учетом усилий, возникающих в срединной поверхности. Разработана модель, позволяющая в аналитической форме рассчитывать зави-

4 Ъ ,4'К г\ Нижний электрод |

Рис 11. Подвижный узел микроэлектромеханической системы

симости прогиба диафрагм, имеющих форму круга или правильного многоугольника, с учетом цепных усилий. Показано, что для квадратной диафрагмы результаты расчета отличаются от данных эксперимента не более, чем на 10%.

В результате моделирования установлено, что при учете цепных усилий нормированный прогиб диафрагмы зависит от её формы, величины нормированного лав-лсния = и коэффициента Пуассона v, причем зависимость от v довольно слабая. Показано, что, изменяя размеры диафрагм, можно изменять соотношение эффективных жесткостей и максимальных прогибов диафрагм разной формы. Рассчитаны коэффициенты нелинейности для диафрагм разной формы и показано, что во всех рассмотренных случаях наблюдается существенная зависимость коэффициента нелинейности как от координаты точки в плоскости диафрагмы, так и от выбора поверхности диафрагмы, что необходимо учитывать при проектировании УЭ сенсоров.

В нелинейном приближении исследовано поведение УЭ МЭМС разной топологии при одновременном воздействии электрического поля и однородного внешнего давления. Разработана модель, позволяющая в аналитической форме анализировать поведение диафрагмы УЭ МЭМС до прогибов, Рис. 13. Зависимости критического прогиба 1У<1кр для круглой - Шй, соизмеримых с тол- треугольной - , квадратной -ИУ4 и шестиугольной -

щиной диафрагмы,

при воздействии электрического поля и однородного внешнего давления (рис. 13).

В результате анализа модели установлено, что в отсутствии внешнего давления величина критического прогиба определяется размерностью зависимости прогиба диафрагмы от координат (плоская пластинка на пружинке, пластинка с двумя и четырьмя закрепленными сторонами) и слабо зависит от формы УЭ. Показано, что в нелинейном приближении величина критического прогиба диафрагмы при воздействии электрического поля определяется не только начальным зазором между электродами й, но и толщиной диафрагмы к (рис. 14).

Установлено, что с увеличением усилий, возникающих в срединной поверхности, значение критического прогиба возрастает и в случае, когда определяющими величину прогиба станут цепные усилия, область управляемого смещения подвижного электрода МЭМС увеличится почти в 1.6 раза. При этом величина критического прогиба может достигнуть 0.73^

Обнаружено, что при одновременном воздействии электрического поля и однородного внешнего давления на характеристиках УЭ МЭМС возможно появление второй критической точки.

На основании построенных моделей разработаны соответствующие алгоритмы и создан пакет программ, позволяющий рассчитать распределение полей напряжений и деформаций по площади жесткозащемленной диафрагмы, имеющей форму многоугольника (рис. 15).

Используя результаты, полученные в этой главе, можно найти распределение прогибов, смещений, напряжений и деформаций по площади диафрагмы, что необходимо для выявления областей, наиболее перспективных для размещения чувствительных элементов датчиков или испытывающих критические напряжения, способные вызвать разрушение конструкции.

В шестой главе моделируются динамические характеристики упругих элементов ММС, определяющие преобразование ДР(1) => Х,у,1) е(х,у,1).

При создании датчиков быстроизменяющихся давлений необходимо обеспечить требуемые значения таких параметров, как верхняя граничная частота-/^ и допустимая неравномерность амплитудной частотной характеристики - для широкопо-

1

—о—Wdo(-300) —A—Wd3(-300) -0-W(M(-3(X)) -o-Wd6(-300) —Wdo(300) -*-WdJ(300) " —•—Wd4(300) —Wd6(300)

Л-

-

Í

01 I 10 dh 100

Рис 14 Зависимости критического прогиба WdKp для круглой - Wd0, треугольной -Wd3, квадратной -Wd4 и шестиугольной -Wd6 диафрагмы от отношения dh при SP - -300 и 300

Рис 15 Результаты расчета распределений прогибов \У, смещений и, V и механических напряжений Т| Т21 и Ти по площади трапецеидальной диафрагмы

лосных датчиков или время установления - 1уст (г%) и допустимое значение относительного выброса - 8 переходной характеристики для импульсных датчиков (датчиков ударных волн). Поэтому необходимо иметь возможность их оценки уже на этапе проектирования.

Оценить данные параметры можно, используя динамические характеристики ММС. В данной главе проводится моделирование передаточных характеристик полупроводниковых чувствительных элементов датчиков давления с учетом анизотропии упругих свойств материала диафрагмы и потерь за счет внешних и внутренних факторов. Строится линейная динамическая модель УЭ ММС. Развивается динамическая модель УЭ ММС в нелинейном приближении. Проводится анализ нелинейной динамической модели УЭ ММС с электростатическим управлением. Оценивается чувствительность к ускорению. Анализируется влияние демпфирования колебаний на основные характеристики УЭ.

В результате проведенных исследований была развита динамическая модель УЭ ММС, учитывающая анизотропию упругих свойств материала диафрагмы и потери за счет внешних и внутренних факторов. Получены обобщенная частотная характеристика и ее составляющие АЧХ и ФЧХ, аналитические выражения для оценки частоты собственных колебаний в случае треугольного, трапецеидального, шестиугольного, прямоугольного УЭ и для УЭ эллипсоидальной формы. Данные выражения позволяют рассмотреть влияние размеров и формы УЭ на его динамические характеристики, рассчитать реакцию диафрагмы на воздействие давления, произвольно зависящего от времени и оценить чувстви-

тельность к ускорению. Представление результатов в аналитической форме значительно облегчает дальнейший анализ результатов и упрощает оптимизацию.

Для прогнозирования последствий превышения уровня линейного преобразования было изучено влияние нелинейности возвращающей силы диафрагмы на поведение и динамические характеристики основных видов УЭ ММС систем при переменных воздействиях. Разработана модель и получены аналитические выражения, позволяющие оценить основные динамические характеристики для диафрагм круглой, квадратной, треугольной и шестиугольной формы, провести анализ влияния топологии диафрагмы, а также нелинейности возвращающей силы на динамические характеристики УЭ. Для диафрагм круглой и квадратной формы рассчитаны АЧХ в окрестности основного и супер гармонического (при Л и й)д/3)резонан-

сов. Показано, что в окрестности резонансов могут наблюдаться гистерезисные явления (рис. 16), а амплитуда колебаний в резонансе не зависит от величины нелинейности системы.

Зависимость прогиба диафрагмы МЭМС от амплитуды приложенного электрического напряжения также имеет нелинейный характер, что необходимо учитывать при проектировании.

Для выявления особенностей динамических характеристик МЭМС было исследовано влияние нелинейности возвращающей силы диафрагмы и электростатической силы на поведение их УЭ при переменных внешних воздействиях. Получены аналитические выражения, позволяющие моделировать влияние электрического поля и однородного внешнего давления на динамические характеристики УЭ. Проведен анализ влияния топологии диафрагмы, а также нелинейностей возвращающей и электростатической сил на динамические характеристики УЭ круглой, квадратной, треугольной и шестиугольной формы. Показано, что в зависимости от величины отношения (¡¡И увеличение элек-трического поля может приводить не только к уменьшению, но и к увеличению частоты собственных колебаний УЭ (рис. 17).

В окрестности основного и супергармонического резонансов рассчитаны АЧХ для диафрагм разной формы. Найдены условия, при которых в окрестности основного резонанса резонансные кривые при любой расстройке соответствуют устойчи-

Рис. 16. Амплитудно-частотная характеристика в окрестности О = щ /3 для круглой -1 и квадратной - 2 диафрагмы при £Р=200. Ш-ЖЬ-нормированный прогиб, о=({2/<аа-1)-величина расстройки

70 80

Рис 17. Зависимости нормированной частоты собственных колебаний со* для диафрагм разной формы от величины приведенного электрического напряжения 5К* о-для круглой, -для квадратной, ▲ Д - для треугольной и <>♦ - для шестиугольной диафрагмы. Темные маркеры ¿//А = 5, светлые- ¿//Л = 05

вым состояниям равновесия системы. При этом гистерезисные явления еще не возникают. Показано, что соответствующим выбором значений аУА и БУ можно также практически подавить «паразитные» колебания диафрагмы на частоте О = о)012.

Для целенаправленного управления процессами поглощения энергии колебаний, а, следовательно, и скоростью затухания колебаний диафрагмы, было исследовано влияние демпфирования на основные динамические характеристики УЭ датчиков переменных давлений. Проведены экспериментальные исследования влияния различных поглощающих покрытий на добротность Q и резонансную частоту кремниевых диафрагм. Установлено, что применение трехслойных поглощающих покрытий Си+№+Сг может примерно 2.5 раза увеличить значение обобщенного коэффициента качества % (Рис-18). Оценено влияние окружающей воздушно-газовой среды на процесс затухания колебаний. Получены аналитические выражения для оценки добротности и усредненной силы противодействия движению для прямоугольной, круглой и треугольной пластинки при газодинамическом демпфировании.

С использованием разработанных моделей были рассчитаны зависимости добротности от величины воздушного зазора й для кремниевых диафрагм при истечении газа по периферии. Показано, что при одинаковых </, А и 5 добротность УЭ с круглой диафрагмой будет в 1.75 раза меньше, чем добротность УЭ с треугольной диафрагмой и в 1.20 раза меньше, чем с квадратной и

Рис. 18 Зависимость коэффициента качества от типа поглощающего покрытия

что для достижения оптимального демпфирования колебаний диафрагм с данными топологиями необходимо обеспечить воздушные зазоры порядка 3-5 мкм.

Для проверки адекватности и пределов применимости разработанных моделей были проведены экспериментальные исследования АЧХ круглых 81 диафрагм упругих элементов с перфорированными основаниями. Сопоставление экспериментальных данных и результатов расчета зависимости добротности и АЧХ для УЭ с перфорированными основаниями от геометрических размеров и количества шунтирующих каналов N показало, что при истечении газа и через боковые отверстия, и через шунтирующие каналы в основании (при ^ 9) результаты моделирования достаточно хорошо согласуются с экспериментом. Таким образом, данные модели могут быть использованы на этапе предварительного проектирования для уменьшения неопределенности в выборе параметров конструкции датчика.

На основе анализа результатов моделирования были выработаны рекомендации по выбору величины воздушного зазора d, длины, радиуса и количества шунтирующих каналов. Рассчитаны зависимости отношения от величины воздушного зазора </для 81 и ОаА диафрагм, позволяющие выбрать необходимое соотношение размеров диафрагмы и воздушного зазора, обеспечивающее максимальную полосу рабочих частот.

Ещё одна возможность для целенаправленного изменения характеристик чувствительных элементов интегральных датчиков переменных и импульсных давлений связана с использованием диафрагм переменной толщины. Для анализа появляющихся возможностей было проведено исследование влияния профилирования на характеристики УЭ. Разработана модель для оценки тензочувствительности и частоты собственных колебаний профилированных диафрагм в линейном приближении. Анализ полученных результатов показал, что у плоских диафрагм произведение тензочувствительности на квадрат частоты собственных колебаний определяется формой, площадью, кристаллографической ориентацией и материалом УЭ. При этом для треугольных диафрагм коэффициент К■р (0 в 13 раза больше, чем для

квадратных и в 2.0 раза больше, чем для круглых.

Моделирование также показало, что у профилированных диафрагм произведение Т-о? зависит от профиля изменения толщины. В результате моделирования была показана возможность оптимизации динамических характеристик УЭ с помощью профилирования, а в случае степенной зависимости толщины диафрагмы от координаты найдены оптимальные параметры профиля, позволяющие расширить частотный диапазон УЭ без потери чувствительности.

На основании анализа динамической модели УЭ для обобщенной оценки качества конструкции датчиков переменных давлений предложено использовать четыре параметра: /тах/Л®» ^/о^ и Лпах^> позволяющих сопоставлять дат-

чики разных фирм на основании параметров, приводимых в справочных данных (здесь - максимально допустимое давление, - критическое напряжение, при котором диафрагма теряет устойчивость, /о - резонансная частота, В - чувствительность к ускорению, - тензочувствительности датчика).

В седьмой главе представлены результаты разработки датчиков переменных и импульсных давлений на основе Б! и СаАБ интегральных чувствительных элементов. Приводятся результаты экспериментальных исследований разработанных ДПД. Анализируются переходные характеристики ДПД, полученные из экспериментов на ударной трубе и экспериментальные данные по влиянию ускорения. Проводится сопоставление экспериментальных данных с результатами моделирования. Рассматриваются вопросы идентификации динамических объектов. Проводится оценка характеристик и параметров разработанных датчиков. Обсуждаются особенности конструкций и их связь с параметрами датчиков.

Для проверки разработанных моделей на их основе были разработаны две базовые конструкции измерительного модуля для датчиков переменных давлений, спроектированы и изготовлены Б! датчики типа ДУБ 1 с размером диафрагмы 1x1 мм2, ДУВ 2-е размером диафрагмы 2x2 мм2 и ваАз датчика типа ДУВАГ 4 с размером диафрагмы 4x4 мм2. Исследованы их квазистатические характеристики и параметры. Определены диапазоны измеряемых давлений, величины номинального выходного сигнала, нелинейности градуировочной характеристики, максимального значения основной погрешности, влияния изменений температуры. Показана работоспособность и определены параметры датчиков на основе баАв чувствительных элементов до 300 С (рис. 19).

Создан блок обработки и визуализации сигнала датчика, позволяющий при измерениях квазистатических давлений до 8-10 раз расширить диапазон измеряемых давлений или уменьшить температурную погрешность датчика.

Проведены экспериментальные исследования динамических характеристик и параметров интегральных датчиков переменных давлений на основе 81 и ваАв чувствительных элементов (рис. 20). Оценены динамический коэффициент чув-шл------ ствительности, резо-

92

88

86

84

82

8

0 50 100 150 200 250 Г, С Рис. 19. Температурная зависимость чувствительности датчике» на основе слоев ваАз при концетрации акцепторовр=5-Ю" см"3

нансные частоты, рабочий диапазон частот, чувствительность к ускорению и показано их соответствие результатам моделирования.

Установлено, при отсутствии специальных мер, увеличивающих затухание колебаний измерительной системы, зависимость времени установления переходной характеристики датчиков от раз-

меров диафрагмы имеет вид tycm '= г0+ a (c?/ti), где г0 - зависит от конструкции из-

мерительного модуля и способа его крепления в корпусе датчика, а- ширина боковой стороны квадратной диафрагмы, а а -определяется материалом и конструкцией чувствительного элемента.

Разработана методика идентификации динамических характеристик ДПД, реализованная в виде комплекса программ. Для объективной оценки неизвестных параметров предложено использовать два подхода - на основе метода комплексной экспоненциальной аппроксимации Прони и применении критерия максимума правдоподобия. Показано, что оба метода позволяют достаточно хорошо иденти-фицировать параметры датчиков. Однако для выявления особенностей, связанных с близким спектральным расположением колебательных мод, необходимо использовать оба метода. При этом метод комплексной экспоненциальной аппроксимации Прони хорошо зарекомендовал себя при анализе коротких реализаций, но имеет значительную чувствительность к промахам. В результате остается некая неопределенность, и возникает необходимость в независимой оценке динамических характеристик. При этом метод максимального правдоподобия дополнительно позволяет получить объективную оценку интенсивности шумов измерения, проверить гипотезу о соответствии испытательного сигнала характеристическому (т.е. идентифицировать форму входного сигнала) и определить его параметры.

С использованием разработанного комплекса программ были рассчитаны АЧХ и ФЧХ датчиков ДУВ и ДУВАГ (рис. 21), определены величины затухания (рис. 22).

Проведены экспериментальные исследования чувствительности ДПД к ускорению и проверка их работоспособности при воздействии импульсов ударных ускорений полусинусоидальной формы с амплитудой от 20 до

Рис. 20. Переходная характеристика датчика ДУВ 2-30-01.В

Рис. 21. АЧХ и ФЧХ датчика ДУВ 2 30-01.В

007

006

005

1 i S^i > з9 4 > 3¡ i é

■

20

40

60

SO

h, MKM

Рис. 22. Зависимость величины затухания от толщины диафрагмы при 8=2x2 мм2.1 -</= 23,2-*/=18,3 -¿=14, 4 - Л=11,5 - «/=10 и 6 - 9 мкм. Темные маркеры - эксперимент, светлые - расчет

11000 и и длительностью порядка 170 мкс. Установлено, что для всех исследованных датчиков величина виброэквивалента В, как правило, не превышала 0.5 Па сек2/]«, а для ДПД на основе СаАв диафрагм значения В были примерно в два раза больше. Показано, что экспериментальные значения чувствительности к ускорению с погрешностью (в первую очередь из-за шумов измерений)

не более 35% соответствуют оценкам, сделанным с использованием разработанных моделей. Предложено использовать реакцию датчика на импульс ускорения для выявления люфтов и ненадежных соединений в системе.

Для проектирования датчиков импульсных давлений и ударных волн была создана методика проектирования измерительных модулей с газодинамическим демпфированием. Рассчитаны зависимости минимально достижимой добротности

lio" 1-ю' Л.» Па

Рис. 23. Зависимость минимально достижимой добротности измерительного модуля для квадратных Si от величины номинального измеряемого давления. 1 -4-дл я модуля с одним, а5-7-с четырьмя шунтирующими каналами. 1 -2а= 1 мм,2-2а=2мм,3-2а=3мм,4-2а=4мм,5-2а=1 мм, 6-2а=2иЗмм,7-2а=4мм 32

от величины номинального измеряемого давления для квадратных диафрагм разной площади (рис. 23). Обнаружена немонотонная зависимость добротности от площади диафрагмы. Показано, что при увеличении площади диафрагмы добротность может возрастать, уменьшаться и проходить через минимум. Такое поведение объясняется конкуренцией двух механизмов, влияющих на величину добротности. Смена доминирующего механизма происходит при определенном соотношении между площадью диафрагмы, приходящейся на один шунтирующий канал, и площадью отверстия шунтирующего канала, причем не зависит от материала диафрагмы.

Установлено, что наиболее сложно обеспечить сильное затухание колебаний у диафрагм, рассчитанных на номинальное давление в диапазоне 4-Ю5 — 2-106 Па, а у ОаАв диафрагм - рассчитанных на номинальное давление в диапазоне 2-105 — При этом для Ркок > 4-105 Па добротность ОаАв диафрагм при прочих равных условиях будет меньше, а для Ряш < 3-Ю5 Па — больше, чем у соответствующих 81 диафрагм.

С учетом проведенных исследований была разработана конструкция измерительного модуля датчиков ударных волн с газодинамическим демпфированием. Созданы 81 датчики ударных волн ДУВ 1м и ДУВ 2м и ОаА датчики - ДУВАГ 4м с уменьшенным временем установления переходной характеристики (рис. 24). В результате их основные динамические характеристики достигли уровня пьезоэлектрических ДПД, а по чувствительности к ускорению и верхнему пределу рабочей длительности существенно их превзошли.

Основные результаты и выводы

В диссертации впервые представлены комплексные исследования и результаты разработки интегральных полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений. Развиты научные основы их проектирования:

1. Рассмотрены вопросы оптимального преобразования деформации в изменение сопротивления полупроводниковых структур. Проведены комплексные исследования физических процессов в деформированных структурах на основе Ое, и На базе данных исследований впервые разработаны физические модели, с единых позиций описывающие особенности переноса носителей заряда в данных материалах при наличии и отсутствии деформации и позволяющие рассчитать основные характеристики тензопреобразователей и находить наиболее эффек-

Рис. 24. Переход ная характеристика датчика ДУВ 2м-30-04.В.

тивные конструктивные решения. В результате анализа установлены основные факторы, влияющие на температурные, концентрационные и деформационные зависимости проводимости этих материалов, а, значит, и на тензочувствительность, температурный дрейф, стабильность «нуля», нелинейность и начальный выходной сигнал тензочувствительных элементов на их основе. Уточнены и расширены пределы применимости аппроксимационных моделей. Создан научно-обоснованный теоретический и экспериментальный базис, позволяющий проектировать интегральные тензопреобразователи с улучшенными характеристиками не только на основе и Ge, но и на основе GaAs, а также твердых растворов З^.хОе* И А1хСа1.хА5.

2. Рассмотрены вопросы оптимальной организации тензопреобразователей в измерительную цепь. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований впервые с единых позиций проведен сравнительный анализ возможностей и основных характеристик балансных измерительных схем, содержащих интегральные тензопреобразователи. В результате проведенных исследований разработаны интегральные тензорезистивные измерительные схемы и КМДП-тензомикросхемы с улучшенными характеристиками (до 30% по тензочувствительности при неизменной величине начального выходного сигнала), защищенные авторскими свидетельствами.

3. Проведены комплексные экспериментальные и теоретические исследования характеристик УЭ ММС и МЭМС при статических и переменных воздействиях. Разработаны теоретические основы проектирования УЭ ММС и МЭМС с заданными характеристиками:

• разработаны модели, позволяющие в линейном и нелинейном приближении рассчитывать механические характеристики УЭ, имеющих форму круга, эллипса или многоугольника;

• обнаружено, при что одновременном воздействии электрического поля и однородного внешнего давления на характеристиках УЭ МЭМС возможно появление второй критической точки и гистерезиса. Получены аналитические выражения для оценки критических параметров МЭМС, позволяющие оптимизировать характеристики системы, варьируя топологию, размеры и материал УЭ;

• разработаны алгоритмы и пакет прикладных программ для расчета и анализа механических характеристик УЭ ММС, используемые на этапе предварительного проектирования чувствительных элементов датчиков;

• создана модель для расчета динамических характеристик УЭ МЭМС с учетом нелинейности возвращающей и электростатической силы. Показано, что в зависимости от величины отношения воздушного зазора й к толщине диафрагмы к увеличение электрического поля может приводить не только к уменьшению, но и к увеличению частоты собственных колебаний УЭ. Найдены условия, при которых в окрестности основного резонанса не проявляются гистере-зисные явления;

• исследовано влияние поглощающих покрытий и гидродинамического демпфирования на динамические характеристики УЭ. Показано, что применение трехслойных поглощающих покрытий Cu+Ni+Cг позволяет до 2.5 раз уве-

личить отношение частоты основного резонанса к добротности колебательной системы. Разработаны модели и методика для оценки добротности УЭ ММС с перфорированными основаниями. Выработаны рекомендации по выбору величины воздушного зазора й, длины, радиуса и количества шунтирующих каналов. Рассчитаны зависимости, позволяющие определить необходимое соотношение размеров Si и GaAs диафрагм и воздушного зазора, обеспечивающее максимальную полосу рабочих частот, и уменьшить неопределенность в выборе параметров конструкции датчика на этапе предварительного проектирования;

• проведен анализ влияния профилирования на характеристики УЭ ММС. В случае степенной зависимости толщины диафрагмы от координаты найдены оптимальные параметры профиля, позволяющие расширить частотный диапазон УЭ без потери чувствительности.

4. Разработаны, изготовлены и исследованы датчики переменных и импульсных давлений на основе Si и GaAs интегральных чувствительных элементов:

• разработана методика идентификации динамических характеристик ДПД, реализованная в виде комплекса программ;

• разработан и создан блок обработки и визуализации сигнала датчиков, позволяющий при измерении квазистатических давлений до 8-10 раз расширить диапазон измеряемых давлений или уменьшить температурную погрешность датчика;

• создана методика проектирования измерительных модулей с газодинамическим демпфированием для датчиков импульсных и ударных давлений. Рассчитаны зависимости, необходимые для объективного выбора параметров УЭ на этапе предварительного проектирования с учетом газодинамического демпфирования;

• на основе проведенных исследований разработаны базовые конструкции измерительного модуля датчиков переменных и импульсных давлений с газодинамическим демпфированием. Спроектированы и изготовлены датчики переменных давлений с уменьшенным временем установления переходной характеристики. В результате их основные динамические характеристики достигли уровня пьезоэлектрических ДПД, а по чувствительности к ускорению и верхнему пределу рабочей длительности существенно их превзошли. Показана работоспособность датчиков ДУВАГ вплоть до температуры 300 С.

Таким образом, в результате выполнения диссертационной работы решена важная научно-техническая проблема - развиты физические основы разработки и проектирования интегральных полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений, позволившие создать научный базис для повышения качества разрабатываемых датчиков, разработать методику и принципы их проектирования.

Работа представляет собой комплекс научно-технических решений, реализация которых обеспечивает существенное ускорение научно-технического прогресса в области микросистемной техники, входящей в Перечень критических технологий Российской Федерации. В диссертации разработаны научно-методологические основы проектирования широкого класса сенсоров давления

и продемонстрирована их реализация на примере разработки ряда тензопреоб-разователей, а также датчиков переменных и импульсных давлений на их основе. В результате созданы основы для развития в России одного из актуальных разделов микросистемной техники и, соответственно, решения важной народно-хозяйственной задачи - обеспечения отечественными микросенсорными элементами электронных систем, имеющих стратегическое значение для национальной безопасности, в соответствии с «Основами политики Российской Федерации в области развития электронной компонентной базы на период до 2010 года и на дальнейшую перспективу».

В приложении к диссертации представлены документы о внедрении и использовании результатов диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИ

1. Драгунов В.П., Шадрин B.C., Щербаков В.В. Электропроводность кремния при больших одноосных деформациях // Известия вузов. Физика. -1982. - N5. - С.7-11.

2. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C. Междолинное рассеяние в одно-осно деформированном кремнии л-типа//ФТП. - 1983. - Т.17, вып.6. - С.1165.

3. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C. Влияние междолинного рассеяния на пьезосопротивление электронного кремния // Известия вузов. Физика. - 1983. -N8.-C.108-11O.

4. Козеев Е.В., Кравченко А.Ф., Драгунов В.П., Холявко В.Н. Исследование пье-зосопротивления в «-GaAs // ФТП. -1973. - Т.7, вып 8. - С. 1466-1469.

5. Драгунов В.П., Кравченко А.Ф, Исследование дополнительных минимумов в л-GaAs // ФТП -1974. - Т.8, вып.2. - С.413-416.

6. Козеев Е.В., Драгунов В.П., Холявко В.Н. Установка для изучения кинетических коэффициентов при воздействии на образец динамической нагрузки // Приборы и техника эксперимента. -М.. - 1972. - N4. - С.210-212.

7. Драгунов В.П., Кравченко А.Ф., Половинкин В.Г. Анализ подвижности в р-германии // Микроэлектроника. М. - Т.З, вып.5. - 1974. - С.463-465.

8. Драгунов В.П., Кравченко А.Ф., Холявко В.Н. Пьезосопротивление в п-канальных кремниевых МОП-структурах // Микроэлектроника. М. -1975.-Т.4, вып.1.-С.50-55.

9. Холявко В.Н., Драгунов В.П., Морозов Б.В., Скок Э.М., Велчев Н.В. Изучение размерного квантования в р-типе инверсионных слоев кремния с помощью магнето-сопротивления // Phys.Stat.Sol.(b). -1976. - V.75, N2. - Р.423-432.

10. Драгунов В.П. Анализ вольт-амперных характеристик туннельно-резонансного диода с учетом накопления заряда // Электронная техника. Серия 7, ТОПО. -1993. -№2(3).-С.33-З6.

11. Драгунов В.П. Полупроводниковый датчик для измерения быстроизменяюще-гося давления газа// Приборы и системы управления. - 1993. -№5. - С.23-24.

12. Драгунов В.П. Влияние формы упругого элемента на характеристики микроэлектромеханических систем // Микросистемная техника. -2004. -№ 1. - С.20-26.

13. Драгунов В.П. Нелинейность упругих элементов микромеханических систем // Микросистемная техника. -2004. -№5. - С.7-13.

14. Драгунов В.П. Нелинейная модель упругого элемента МЭМС // Микросистемная техника. -2004. -№6. -с.19-24.

15. Драгунов В.П. Нелинейная динамическая модель упругого элемента ММС // Микросистемная техника. -2004. -№.10 - С.23-29.

16.Berdinsky A.S., Fink D., Yoo J.B., Dragunov V.P. et al. Electronic conduction properties ofAu/CW/J-Si and C«/Ali/p-Si sandwich structures: I-V and transducer characteristics // Solid State Commun. -2004. -N130. -P.809-814.

17. Драгунов В.П. Тензочувствительные ИС на МДП-транзисторах // Микроэлектроника. 2005.-Т.34, №1. - С.65-71.

18. Драгунов В.П., Парлюк А.В. Идентификация динамических характеристик датчиков давления с использованием метода максимального правдоподобия // Научный вестник НГТУ. - 2001. - №2(11). - С. 43-52.

19. Драгунов В.П. Моделирование переноса носителей заряда в напряженных слоях на основе Ge и Si // Научный вестник НГТУ. - 2003. - №2(15). - С.71-84.

20. Драгунов В.П. Сравнительный анализ тензорезистивных преобразователей // Научный вестник НГТУ. - 2003. - №2(15). - С.85-92.

21. Драгунов В.П. Микромеханические системы с электростатическим управлением // Научный вестник НГТУ. - 2003. - №1(14). - С.61-72.

22. Драгунов В.П. Динамическая модель упругого элемента микромеханических систем // Научный вестник НГТУ. - 2004. -№1(16). - С.93-103.

23. Драгунов В.П. Демпфирование колебаний упругих элементов микромеханических систем // Научный вестник НГТУ. - 2004. - №2( 17). - С. 189-192.

24. Драгунов В.П. Влияние спин-орбитального взаимодействия на энергетический спектр дырок в системе // Доклады Сибирского отделения академии наук высшей школы. — 2001. -№2(4). - С.20-30.

25. Драгунов В.П., Шишков А.А. Рассеяние дырок в германии и кремнии в трех-зонной модели спектра // Доклады Сибирского отделения академии наук высшей школы. - 2002. -№2(6). - С.30-41.

26. Драгунов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчин ВА Основы наноэлектроники. -Новосибирск. Изд-во. НГТУ. - 2000. - 332 с.

27. Гридчин ВА, Драгунов В.П. Физика микросистем. Часть I. - Новосибирск. Изд-во. НГТУ. -2004. - 416 с.

28. Драгунов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчин ВА Основы наноэлектроники. -Новосибирск. Изд-во. НГТУ. - 2004. - 496 с.

29. Драгунов В.П., Щербаков В.В., Шадрин B.C. Анизотропия удельного сопротивления германия и кремния при больших деформациях // Электронное и полупроводниковое приборостроение, Новосибирск, Сб. НЭТИ. - 1980. - С.47-50.

30. Драгунов В.П., Щербаков В.В., Шадрин B.C. Исследование примесных состояний в кремнии и-типа методом больших одноосных упругих деформаций // Электронное и полупроводниковое приборостроение, Новосибирск, Сб. НЭТИ. - 1980. - С. 152-159.

31. Щербаков В.В., Драгунов В.П. Исследование электропроводности электронного кремния при больших одноосных деформациях // Физические основы полупроводниковой тензометрии. Новосибирск, Сб. НЭТИ. - 1981.-С.190-197.

32. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C., Исследование эффекта Холла в электронном кремнии при больших одноосных деформациях // Физические основы полупроводниковой тензометрии. Новосибирск, Сб. НЭТИ. -1982. - С.31-35.

33. Драгунов В.П., Драгунова Л.С. Определение коэффициента анизотропии подвижности в кремнии л-типа // В кн. «Физические основы полупроводниковой тензометрии». Новосибирск, НЭТИ. - 1982. - С.84-88.

34. Щербаков В.В., Драгунов В.П.Т Шадрин B.C. Влияние температурных изменений механизмов рассеяния на кинетические коэффициенты электронного кремния // Полупроводниковая тензометрия. Новосибирск, Сб. НЭТИ. - 1983. - С.11-16.

35. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C., Кетов В.В. Влияние электрон-фононного взаимодействия на температурные зависимости пьезосопротивления в л-Si // Физические основы полупроводниковой тензометрии. Новосибирск, Межвуз. сб. н. трудов, НЭТИ. - 1984. - С.20-25.

36. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C. Природа аномального поведения зависимости р = f(p) в электронном кремнии в области низких и высоких температур // Полупроводниковая тензометрия. Физические и технологические проблемы. Новосибирск, Межвуз. сб. н. трудов, НЭТИ. -1986. — С.3-8.

37. Драгунов В.П., Щербаков В.В. Исследование энергетического спектра электронного арсенида галлия методом пьезосопротивления // Физика деформируемых полупроводников. Новосибирск. Сб. НЭТИ. - 1979 - С.20-26.

38. Драгунов В.П., Драгунова Л.С. Влияние изотропной и одноосной деформации на электропроводность варизонных пленок AlxGai.xAs п-типа // Полупроводниковые приборы. Новосибирск. Сб. НЭТИ. - 1983 - С.40-47.

39. Драгунов В.П. Пьезосопротивление в /т-германии // Физика и техника полупроводников. Новосибирск, Сб. НЭТИ. - 1974. - С.32-34.

40. Драгунов В.П., Шишков А.А. Моделирование нелинейных коэффициентов пьезосопротивления вр-Ge // Сборник научных трудов НГТУ. - 2001. №4. - С.29-37.

41. Драгунов В.П. Особенности энергетического спектра электронов в размернок-вантованных пленках кремния л-типа // Полупроводниковые тензорезисторы. Новосибирск, Межвуз. сб. н. трудов, НЭТИ. - 1985. - С.29-34.

42. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Анализ схем термостабилизации на КМДП-транзисторах // Полупроводниковая тензометрия. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ - 1988. -С.60-65.

43. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Оценка параметров тензочувствительных микросхем методом статистических испытаний // Полупроводниковая микроэлектроника. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ. -1989.-С. 106-111.

44. Драгунов В.П. Проектирование тензочувствительных ИС на МДП-транзисторах // Полупроводниковая тензометрия. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ. -1991. -С.30-38.

45. Драгунов В.П. Анализ характеристик многоэлементных тензопреобразовате-лей //Электронное приборостроение. Новосибирск, НЭТИ. -1992. -С.131-139.

Драгунов В.П. Расчет передаточной характеристики прямоугольного упругого элемента интегрального тензопреобразователя // «Радиотехника, электроника, физика», Сб. научн. трудов, Новосибирск, НГТУ, -1996. - С.93-99.

46. Драгунов В.П. Моделирование динамических характеристик микромеханических устройств // Сборник научных трудов НГТУ, Новосибирск. -1995. №1, - С.85-91.

47. Комарова Э.И., Романова Т.С., Шабалина Т.В., Драгунов В.П. Полупроводниковый преобразователь для регистрации параметров быстропротекающих процессов // Полупроводниковая тензометрия. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ. -

1991.-С.70-73.

48. Драгунов В.П., Парлюк А.В. Применение методов дискриминации для идентификации интегральных датчиков // Сборник научных тр. НГТУ. — Новосибирск. - 2001. - №3. -С.76-82.

49. Козеев Е.В., Кравченко А.ф., Драгунов В.П., Холявко В.Н. Влияние упругой деформации на термоэдс в дырочных полупроводниках // Материалы IV-конференции по полупроводниковой тезометрии, Львов - 1970. - С.278-284.

50. Драгунов В.П., Шишков А.А. Учёт спин-орбитальных поправок при квантовании в полупроводниковых плёнкахр-типа, II 5 Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (Новосибирск, 2000) - АПЭП-2000. Труды конференции, том.4, - С.44-48.

51. Dragunov V.P., Boldyrev D.V. Low-field mobility and piezoresistivity of holes in germanium and silicon //5-th International conf. on actual problems of electronic instrument engineering proceedings. (APEIE-2000). -VI. - P. 14-17.

52. Dragunov V.P., Shishkov A.A. Modeling of the piezoresistance effect nonlinearity in /?-Si // Proceedings of the 6th Russian-Korean international symposium on science and technology KORUS 2002, Novosibirsk, -V.I. -P. 271-274.

53. Dragunov V.P., Shishkov A.A. Simulation of the strain effect in the p-GeASi„ of kinetic factors // IEEE Siberian student workshop on electron devices & materials. EDM'2001.-P.21-23.

54. Dragunov V.P., Shishkov A.A. The linear piezoresistance in p-Get.x Si, alloys // Proceedings 3 Siberian Russian workshop on electron devices and materials. - Novosibirsk. -2002.-V.I.-P.77-79.

55. Baranov A.V., Dragunov V.P. Temperature possibilities of GaAs membrane pressure sensor //4111 International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (Russia, Novosibirsk, 1998). Proceedings, -V. I. - P.449-451.

56. Холявко В.Н., Драгунов В.П., Лерке В.В. Пьезосопротивление в (111) инверсионных /7-каналах кремниевых МДП-транзисторов // Физическая электроника. Республиканский межведомстениый н.-техн. сб.. Львов. - 1989. -вып.39. -С.76-80.

57. Драгунов В.П., Козлов М.В., Петров П.С. Анализ работы тензочувствительных схем на высоких частотах // Труды Межд. н.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП-94, Новосибирск, Т.5. Сенсорная электро-ника.-1994.-С.122-127.

58. Холявко В.Н., Драгунов В.П. Квантовые поправки к магнитосопротивлению дырочного газа в инверсионных каналах на кремнии // 4 Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения", (АПЭП-98), Новосибирск, 1998. Труды конференции, Т.2.- С.54-56.

59. Драгунов В.П., Ворошилов В.П. Моделирование характеристик мембранных чувствительных элементов нетрадиционной формы // 4 Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы электронного приборостроения" (Новосибирск, 1998). Труды конференции, том.4. -С.97-101.

60. Dragunov V.P.,VoroshiIov V.P. Mechanical behaviour of membranes' rnicromachi-ned sensor under uniform pressure // Proceedings the 3 Russian-Korean International Symposium on Science and Technology (KORUS-99), Novosibirsk, Russia, -1999. -V.2. -P. 657-660.

61. Dragunov V.P.,Voroshilov V.P. Optimization of the arrangement of the piezoresis-tors on the elastic elements of the nontraditional form // Proceedings the 4 Russian-Korean

International Symposium on Science and Technology (KORUS-2000), Ulsan, Republic of Korea. -2000. -V.2. - P. 240-243.

62. Dragunov V.P. A simple technique for the simulation of capacitive pressure transducers // 2002 6lh International conference on actual problems of electronic instrument engineering proceedings, Novosibirsk. -VI. - P.I 1-15.

63. Драгунов В.П. Моделирование влияния внешних воздействий на резонансную частоту полупроводниковых мембран // Материалы междун. н.-техн. конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, Т.2, 1995. - С. 167-170.

64. Драгунов В.П. Исследование динамических характеристик полупроводниковых мембран // Труды Межд. н.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП-94, Новосибирск, Т.5. Сенсорная электроника. 1994. - С.53-57.

65. Драгунов В.П. Проектирование быстродействующих датчиков давления // Труды Межд. н.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП-92, Новосибирск, Т.4. Сенсорная электроника.-1992.-C.6I-66.

66. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Интегральный тензочувствительный элемент // А.с. N1453162, от 22.09.88. G 01 В 7/16.

67. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Кольцевой счетчик // А.с. N1415438, от 08.04.88. Н 03 К 23/54.

68. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Счетное устройство с исправлением сбоев // А.с. N1598164, от 08.06.90. Н 03 К 21/40.

69. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Интегральный тензочувствительный элемент // А.с. N1610243, от 01.08.90. G 01 В 7/16.

70. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Распределенный тензочувствительный элемент //А.с. N1634989, от 15.11.90. G 01 В 7/16.

71. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Тензочувствительный мост // А.с. N1642231, от 15.12.90. G 01 В 7/16.

72. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Интегральный тензочувствительный элемент // А.с. N1648897, от 15.01.91. G 01 В 7/16.

Подписано в печать 24.05.05. Формат 84*60/16 Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Печ. л. 2.5 Заказ №

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

' ь*

/

J ОнОйвиМЬЯС? ^ Í*&í3C~i3A

11 ИЮ/1 2005 ч»««**л^

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗРАБОТКИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ПЕРЕМЕННЫХ ДАВЛЕНИЙ.

1.1. Основные понятия, структура и характеристики полупроводниковых датчиков давления.

1.2. Технические характеристики современных датчиков переменных давлений.

1.3. Кинетические эффекты в полупроводниках со структурой алмаза и цинковой обманки.

1.3.1. Общие свойства германия, кремния и арсенида галлия.

1.3.2. Кинетические эффекты в многодолинных полупроводниках.

1.3.3. Особенности моделирования транспорта дырок.

1.4. Влияние деформации на перенос носителей заряда в полупроводниках со структурой алмаза и цинковой обманки.

1.4.1. Влияние деформации на энергетический спектр электронов.

1.4.2. Влияние деформации на структуру зоны проводимости в многодолинных полупроводниках с эквивалентными минимумами.

1.4.3. Влияние деформации на структуру валентной зоны Ge, Si и соединений А3В5.

1.4.4. Влияние деформации на электропроводность Ge и Si «-типа.

1.4.5. Влияние деформации на электропроводность Ge и Si/?-типа.

1.5. Перспективы разработки датчиков давления на основе структур наноэлектроники.

1.6. Моделирование механических характеристик упругих элементов.

1.6.1. Упругий элемент круглой формы.

1.6.2. Распределение механических напряжений в квадратном упругом элементе.

1.6.3. Оценка частоты собственных колебаний диафрагмы.

1.6.4. Демпфирование колебаний.

1.7. Размещение тензопреобразователей на упругом элементе.

1.8. Измерительные цепи.

1.9. Идентификация динамических характеристик датчиков давления.

Совершенствование и усложнение современной техники, ее высокая насыщенность информационно-измерительными комплексами, системами автоматизированного управления и учета, контроля технологических процессов предопределяют увеличение числа объектов измерения и разработку дат-чиковой аппаратуры. Анализ показывает, что, по крайней мере, четверть соответствующего сектора рынка приходится на датчики давления, включая датчики переменных давлений (ДПД) и ударных волн (ДУВ), разработка которых постоянно стимулируется развитием авиа-, ракето- и машиностроения, химической и газовой отраслей. Существенное расширение рынка систем измерения переменных давлений происходит, в частности, в связи с введением стандарта на допустимый шум для высокоскоростного гражданского транспорта и проведением систематических контрольных замеров, широким применением для нанесения покрытий газовой детонации, разработкой и внедрением микроинжекторов с частотой срабатывания более 30 кГц. Все более широкое применение находит электрический разряд в конденсированных средах, используемый как источник импульсных давлений, под воздействием которых обрабатываемые материалы могут подвергаться разрушению, формообразованию, а также изменять свои структурные и физические свойства.

В настоящее время в системах измерения переменных давлений наибольшее распространение получили датчики на основе пьезоэлектрического эффекта. Они имеют широкий диапазон измеряемых давлений, высокие резонансные частоты и большой температурный диапазон. В то же время их плохая совместимость с интегральными технологиями; высокое выходное сопротивление, заставляющее использовать согласующие устройства, применять высокоомные изолирующие слои и вакуумирование; повышенная чувствительность к ускорениям и невозможность проведения измерений статических давлений заставляют разработчиков искать альтернативные решения. При этом в первую очередь предпочтение отдается интегральным тензорезистивным преобразователям, создаваемым на базе технологий микро- и наноэлектроники.

Тензорезистивные интегральные датчики давления имеют хорошую тензочув-ствительность, низкое внутреннее сопротивление, малую чувствительность к ускорениям, позволяют измерять как переменные, так и статические давления. Согласно оценкам они также могут иметь достаточно высокую резонансную частоту (до десятков МГц). Кроме того, производство тензорезистивных преобразователей хорошо согласуется с технологиями микроэлектроники и микромеханики.

В то же время большая часть разрабатываемых и производимых в России датчиков давления предназначены для измерения квазистатических давлений.

Такое состояние вопроса, на наш взгляд, во многом определяется отсутствием научных основ проектирования и конструирования интегральных полупроводниковых датчиков переменных давлений, что и определяет актуальность данной работы.

Кроме того, в последнее время с использованием напряженных полупроводниковых структур связывают большие перспективы в совершенствовании элементной базы электроники вообще. Таким образом, исследования, направленные на изучение кинетических эффектов и распределений деформаций в напряженных полупроводниковых структурах, приобретают дополнительную актуальность.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка и совершенствование теоретических основ и принципов проектирования интегральных полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений, построение математических моделей микромеханических и микроэлектромеханических систем на основе деформируемых сред, разработка соответствующего алгоритмического и программного обеспечения, математическое моделирование зависимостей свойств таких структур от топологических характеристик и параметров компонентов, теоретические и экспериментальные исследования их поведения при различных воздействиях.

Диссертация содержит: введение, семь глав и три приложения.

Основные результаты данной главы изложены в работах [382-385,402,403 ].

7.1. Конструкция измерительного модуля

На рис. 7.1 приведены две базовые конструкции измерительного модуля. В первой конструкции (тип А) закрепление УЭ на основании происходит по планарной поверхности, а внешнее давление прикладывается с обратной стороны, т.е. со стороны глубокого травления. Во второй конструкции (тип В) чувствительный элемент закреплен так, что планарная поверхность УЭ оказывается свободной, и на нее воздействует внешнее давление. Для защиты тензорезисторов от окружающей среды эта поверхность закрывается химически стойким лаком. В базовых модулях соединение УЭ со стеклянной шайбой осуществлялось тремя способами: электростатически, с помощью легкоплавкого стекла и лака (ВЛ-931). Для электрического соединения чувствительного элемента с монтажной платой использовались медные проводники в шелковой изоляции, которые фиксировались клеем на УЭ. В местах соединений УЭ со стеклянной шайбой в последней для пропуска проводников создавались специальные углубления, которые затем герметизировались.

Исследовались два вида чувствительных элементов — на основе кремния и арсенида галлия. Кремниевые чувствительные элементы изготавливались по стандартной технологии с диффузионными тензорезисторами, соединенными по схеме разомкнутого моста первого порядка. Использовались диафрагмы двух типоразмеров 1x1 и 2x2 мм2. На кристалле кроме тензорезисторов u J

Подстроенные резисторы

I -Г ф q Р Ч □

1 1 1 Г с □ а) б)

Рис. 7.1. Конструкции измерительного модуля, а) - типа А, б) - типа В. 1 - стеклянная шайба, 2 - втулка (нерж. сталь), 3 - монтажная плата располагалась и схема подстройки начального разбаланса.

Чувствительные элементы на основе GaAs имели внешние размеры 9x9

2 2 мм , размеры тонкой части (диафрагмы) были 4x4 мм , толщина кольца жесткости составляла 400 мкм, толщина диафрагмы варьировалась от 100 до 260 мкм. Тензорезисторы изготавливались травлением в виде меза-структур. В некоторых случаях одновременно с тензорезисторами изготавливался резистор для подстройки. Травление проводилось до подложки, в качестве которой использовался полуизолирующий (100) GaAs АГП-10. Активные слои выращивались методом молекулярно-лучевой эпитаксии в ИФП СО РАН. Концентрация акцепторов в активных слоях составляла 5-1018ч-5-1019 см"3. В качестве омических контактов к слоям р-GaAs использовали In, А1 и сплав Zn+Sn. Следует обратить внимание на особенность анизотропного травления GaAs. При формировании тонкой части УЭ прямоугольной формы со сторонами, ориентированными по направлениям [110], на (100) поверхности GaAs с использованием достаточно удобного травителя H2S04:H202:H20=1:8:1 под-травливание взаимно перпендикулярных стенок подложки происходит в разные стороны (см. рис. 7.2). При этом подтравливание под маску происходит примерно на ±0.7Н {Н - глубина травления). В результате, если тензорези-сторы располагать симметрично (как в случае Si диафрагм), возможна потеря тензочувствительности до 45%. Чтобы избежать этого, необходимо либо при разработке технологического маршрута предусматривать операции, связанные с выявлением направления подтравливания, либо использовать травите

110>

W'-^m. а) б)

Рис. 7.2. Зависимость профиля травления от ориентации рисунка фотошаблона на (100) поверхности пластины GaAs ли с меньшими коэффициентами подтравливания в (100) плоскости. Например, 5% раствор Вг2 в СН3ОН с нулевым коэффициентом подтравливания или Н202: H2S04=9:1 и H202:HN03=1:3 с коэффициентом подтравливания в направлении [110] - 0.43 [404, 405]. При использовании GaAs диафрагм необходимо также учитывать их высокую чувствительность к свету.

7.2. Статические характеристики и параметры разработанных датчиков

Исследования характеристик датчиков при статических и квазистатических воздействиях проводились для определения диапазона измеряемых давлений, величины номинального выходного сигнала, нелинейности градуиро-вочной характеристики, максимального значения основной погрешности, влияния изменений температуры.

Коэффициент тензочувствительности датчика Kt рассчитывался по формуле:

Ki=Ui/Pi [мВ/МПа], где Uj = 0.5(AU+i + AUi)\ AU+j,AUj- изменения напряжения при приложении давления />■, соответственно на этапе нагружения и разгружения. При каждой температуре датчик подвергался трем циклам нагружение-разгружение. Перед началом каждого цикла датчик выдерживался в разгруженном состоянии не менее 15 минут.

По полученным значениям Kt вычислялось выборочное среднее значение коэффициента тензочувствительности К и выборочное среднее квадратическое отклонение чувствительности <т(К): п к п (и — vS2 /

Iй vЛ к ; /

По значениям Kt методом наименьших квадратов определялись коэффициенты (ао, aj, bo, bj и Ъ2) аппроксимирующих полиномов

U^ =и-и0 = а0+щР и U(2) = U-U0 =b0+biP + b2P2, рассчитывалось среднее квадратическое отклонение сг(д) для коэффициента а\

1 п — 2 п ( п Л 2 ( п п п ^ 2 /1 nZuf -1 ^ 1 — К 1 1 1 п ст(а) = и отношение коэффициентов квадратичной аппроксимации М = 100% 'Ъ21Ъ\. п ^

Здесь F — n^P2

1 Ч 1 ; п- полное число точек измерения.

Нелинейность определялась как отношение разницы между калибровочными точками и прямой, проведенной по методу наименьших квадратов, к максимальному значению выходного сигнала датчика.

7.2.1. Исследование характеристик датчиков с кремниевыми чувствительными элементами

Типичные результаты определения параметров для датчиков типа ДУВ 1 (с диафрагмой 1x1 мм2) и ДУВ 2 (с диафрагмой 2x2 мм2) приведены в таблицах 7.1 - 7.6. Для всех исследованных датчиков максимальное значение основной погрешности определения среднего значения коэффициента тензочувствительности не превышало 5%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации впервые представлены комплексные исследования и результаты разработки интегральных полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений. Развиты научные основы их проектирования:

1. Рассмотрены вопросы оптимального преобразования деформации в изменение сопротивления полупроводниковых структур. Проведены комплексные исследования физических процессов в деформированных структурах на основе Ge, Si и GaAs п- и р-типа. На базе данных исследований впервые разработаны физические модели, с единых позиций описывающие особенности переноса носителей заряда в данных материалах при наличии и отсутствии деформации и позволяющие рассчитать основные характеристики тензопреобразователей и находить наиболее эффективные конструктивные решения. В результате анализа установлены основные факторы, влияющие на температурные, концентрационные и деформационные зависимости проводимости этих материалов, а, значит, и на тензочувствительность, температурный дрейф, стабильность «нуля», нелинейность и начальный выходной сигнал тензочувствительных элементов на их основе. Уточнены и расширены пределы применимости аппроксимационных моделей, основанных на анализе экспериментальных данных, ранее используемых для проектирования Si датчиков квазистатических давлений. Создан научно-обоснованный теоретический и экспериментальный базис, позволяющий проектировать интегральные тензопреобразователи с улучшенными характеристиками не только на основе Si и Ge, но и на основе GaAs, а также твердых растворов Sii.xGex и AlxGai.xAs.

2. Рассмотрены вопросы оптимальной организации тензопреобразователей в измерительную цепь. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований впервые с единых позиций проведен сравнительный анализ возможностей и основных характеристик балансных измерительных схем, содержащих интегральные тензопреобразователи. В результате проведенных исследований разработаны интегральные тензоре-зистивные измерительные схемы и КМДП-тензомикросхемы с улучшенными характеристиками (до 30 % по тензочувствительности при неизменной величине начального выходного сигнала), защищенные авторскими свидетельствами. Спроектирована и исследована схема стабилизации температуры кристалла на КМДП-транзисторах, позволяющая в несколько раз уменьшить температурные погрешности измерительной тензочувствитель-ной схемы.

3. Проведены комплексные экспериментальные и теоретические исследования характеристик упругих элементов микромеханических и микроэлектромеханических систем при статических и переменных воздействиях. Разработаны теоретические основы проектирования упругих элементов микромеханических и микроэлектромеханических систем с заданными характеристиками:

• разработаны модели, позволяющие в линейном и нелинейном приближении рассчитывать механические характеристики упругих элементов, имеющих форму круга, эллипса или многоугольника;

• обнаружено, что при одновременном воздействии электрического поля и однородного внешнего давления на характеристиках упругих элементов МЭМС возможно появление второй критической точки и гистерезиса. Полученны аналитические выражения для оценки критических параметров МЭМС, позволяющие оптимизировать характеристики системы, варьируя топологию, размеры и материал УЭ;

• разработаны алгоритмы и пакет прикладных программ для расчета и анализа механических характеристик УЭ ММС, используемые на этапе предварительного проектирования чувствительных элементов датчиков;

• создана модель для расчета динамических характеристик УЭ МЭМС с учетом нелинейности возвращающей и электростатической силы. Показано, что в зависимости от величины отношения воздушного зазора d к толщине диафрагмы h увеличение электрического поля может приводить не только к уменьшению, но и к увеличению частоты собственных колебаний УЭ. Найдены условия, при которых в окрестности основного резонанса не проявляются гистерезисные явления;

• исследовано влияние поглощающих покрытий и газодинамического демпфирования на динамические характеристики УЭ. Показано, что применение трехслойных поглощающих покрытий Cu+Ni+Cr позволяет до 2.5 раз увеличить отношение частоты основного резонанса к добротности колебательной системы. Разработаны модели и методика для оценки добротности УЭ ММС с перфорированными основаниями. Выработаны рекомендации по выбору величины воздушного зазора d, длины, радиуса и количества шунтирующих каналов. Рассчитаны зависимости, позволяющие определить необходимое соотношение размеров Si и GaAs диафрагм и воздушного зазора, обеспечивающее максимальную полосу рабочих частот, и уменьшить неопределенность в выборе параметров конструкции датчика на этапе предварительного проектирования;

• проведен анализ влияния профилирования на характеристики УЭ ММС. В случае степенной зависимости толщины диафрагмы от координаты найдены оптимальные параметры профиля, позволяющие расширить частотный диапазон УЭ без потери чувствительности;

• на основании проведенных исследований предложено для обобщенной оценки качества конструкции датчиков переменных давлений использовать четыре обобщенных параметра: Ртах/f0B, PKp/f0B, Sqf0B и PmaxSq, позволяющих оценивать качество разработки (и сопоставлять датчики разных фирм) на основании параметров, приводимых в справочных данных.

4. Разработаны, изготовлены и исследованы датчики переменных и импульсных давлений на основе Si и GaAs интегральных чувствительных элементов:

• разработана методика идентификации динамических характеристик

ДПД, реализованная в виде комплекса программ;

• разработан и создан блок обработки и визуализации сигнала датчиков, позволяющий при измерении квазистатических давлений до 8-10 раз расширить диапазон измеряемых давлений или уменьшить температурную погрешность датчика;

• создана методика проектирования измерительных модулей с газодинамическим демпфированием для датчиков импульсных и ударных давлений. Рассчитаны зависимости, необходимые для объективного выбора параметров УЭ на этапе предварительного проектирования с учетом газодинамического демпфирования;

• на основе проведенных исследований разработаны базовые конструкции измерительного модуля датчиков переменных и импульсных давлений с газодинамическим демпфированием. Спроектированы и изготовлены датчики переменных давлений с уменьшенным временем установления переходной характеристики. В результате их основные динамические характеристики достигли уровня пьезоэлектрических ДПД, а по чувствительности к ускорению и верхнему пределу рабочей длительности существенно их превзошли. Показана работоспособность датчиков ДУВАГ вплоть до температуры 300 С.

Таким образом, в результате выполнения диссертационной работы решена важная научно-техническая проблема - развиты физические основы разработки и проектирования интегральных полупроводниковых датчиков переменных и импульсных давлений, позволившие создать научный базис для повышения качества разрабатываемых датчиков и разработать методику и принципы их проектирования.

Работа представляет собой комплекс научно-технических решений, реализация которых обеспечивает существенное ускорение научно-технического прогресса в области микросистемной техники, входящей в Перечень критических технологий Российской Федерации. В диссертации разработаны научно-методологические основы проектирования широкого класса сенсоров давления и продемонстрирована их реализация на примере разработки ряда тензопреобразователей, а также датчиков переменных и импульсных давлений на их основе. В результате созданы основы для развития в России одного из актуальных разделов микросистемной техники и, соответственно, решения важной народно-хозяйственной задачи - обеспечения отечественными микросенсорными элементами электронных систем, имеющих стратегическое значение для национальной безопасности, в соответствии с «Основами политики Российской Федерации в области развития электронной компонентной базы на период до 2010 года и на дальнейшую перспективу».

433

1. Основные термины в области терминологии: Словарь-справочник У М.Ф. Юдин, М.Н. Селиванов, О.Ф. Тищенко, А.И. Скороходов; Под ред. Ю.В. Тарбеева. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 112 с.

2. МИ 2247-93 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения.

3. ГОСТ Р 51086-97 Датчики и преобразователи физических величин. Электронные. Термины и определения.

4. Нормирование и использование метрологических характеристик средств измерений: Нормативно-технические документы (ГОСТ 8.009-84, Методический материал по применению ГОСТ 8.009-84, РД 50-453-84). М.: Изд-во стандартов, 1982. - 150 с.

5. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Под ред. Е.П. Осадчего. М.: Машиностроение, 1979. - 480 с.

6. Датчики измерительных систем: В 2 кн. Кн. 1 /Ж. Аш, П. Андре, Ж. Бофрон и др.; Пер. с франц. М.: Мир, 1992 - 480 с.

7. Алейников А.Ф., Гридчин В.А., Цапенко М.П. Датчики (перспективные направления развития): Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. проф. М.П. Цапенко. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 286 с.

8. Каталог фирмы : "РСВ Piezotronics INC" (США).

9. Каталог фирмы : "Omega" (США/Канада).

10. Каталог фирмы : "Kistler" (Швейцария).

11. Михайлов П.Г., Бутов В.И., Политменцева Т.Н., Гориш А.В. Пьезодат-чики быстропеременных, импульсных и акустических давлений // Радиотехника.-1995.-№10. -С.36-37.

12. Перечень датчиковой аппаратуры, разработок и метрологических услуг НИИ Машиностроения (в области измерения импульсных давлений). -Дзержинск. -1991. -24 с.

13. Каталог фирмы : "Bruel & Kjaer" (Дания).

14. Казарян А.А. Обзор датчиков пульсаций давления // Измерительная техника. -1998. -№ 8. -С.27-32.

15. Бронштейн И.К. Измерение высоких давлений жидких сред с помощью миниатюрного преобразователя давления на основе твердых растворов // Преобразователи для измерения давлений в научном эксперименте: Тр. ЦИАМ. -1979.-№844.-С. 74-80.

16. Бернотас К.Э. Полупроводниковые датчики на основе кристаллов AlxGaixAs // Приборы и системы управления. -1988. -№11. -С. 24-26.

17. Шурман Л.Б. Термокомпенсированный преобразователь давления на основе GaAsixPx // Сб. тез. докл. Всесоюзн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Новосибирск. -1990. -С.57-59.

18. Бернотас К.Э. Полупроводниковый датчик импульсного давления // Физика горения и взрыва. -1986. -Т.22, №2. -С. 133-135.

19. Шурман Л.Б. Разработка малогабаритного датчика давления на основе эпитаксиального п- GaAsixPx // Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Новосибирск. 1990. -18 с.

20. Блажис А.А., Грицюс А.А., Жиленис С.Г. Полупроводниковый датчик импульсного давления типа «Варизон» // Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления: Всесоюзная конф.: Сб. тезис, докл. -Пенза. -1989. -С.22-23.

21. Stankevich V., Simkevichius С. Semiconductor pressure-pulse sensor //Sensors and Actuators A. -1996. -N51. -P. 159-163.

22. Криворотов Н.П., Вяткин А.П., Брудный B.H. и др. Датчик давления на основе арсенид-галлиевых туннельных диодов, облученных электронами // Приборы и техника эксперимента. -1974. -№6. С. 168-170.

23. Криворотов Н.П., Вяткин А.П., Щеголь С.С. Туннельные диоды для измерения давлений // Приборы и техника эксперимента. -1977. -№2. -С.226-227.

24. Вяткин А.П., Калинин Ю.М., Криворотов Н.П. и др. Преобразователь давлениях термостатированным р-п переходом // Приборы и системы управления. -1985. -№8. -С.21-22.

25. Вяткин А.П., Криворотов Н.П., Щеголь С.С. Высокочувствительный быстродействующий датчик давления с туннельным диодом // Приборы и техника эксперимента. -1988. -№1. -С. 186-188.

26. Криворотов Н.П. Тензоэлектрические свойства и надежность приборов на основе арсенида галлия // Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Томск. 2002. -35 с.

27. Каталог фирмы : "Endevco" (США).

28. Слепов В.И. Европейский рынок датчиков давления // Приборы и системы, управление, контроль, диагностика. -2001. -№5. -С.55-57.

29. Гордиенко В.В., Сакидон П.А., Шварц Ю.М., Дубровин JLJL Пленочные криогенные тензорезисторы // Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Методы и средства измерения параметров в системах контроля и управления», Пенза. -1989. -С.48-50.

30. Марьямова И.И., Гортынская И.Д., Лавитская Е.Н., Яцюк Ю.С. Высокочувствительный полупроводниковый датчик уровня // Тезисы докладов н-техн. конференции «Методы и средства измерения параметров в системах контроля и управления», Пенза. -1994. -С. 18.

31. Алексеева З.М., Диамант В.М., Красильникова В.М., Криворотов Н.П., Эффекты анизотропии сжатия в эпитаксиальных слоях GaAs, легированных серой, при всестороннем давлении // ФТП. 1988. - Т. 22, № 10. - С. 1743-1746.

32. Драгунов В.П., Соколов А.В. Датчик давления с расширенным температурным диапазоном на основе арсенида галлия // Тезисы докладов межд. н.-техн. конф. «Датчик-93», Барнаул, -1993, часть 1. -С.34-35.

33. Baranov A.V., Dragunov V.P. Temperature possibilities of GaAs membrane pressure sensor//4th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering (Russia, Novosibirsk, 1998). Proceedings, -V.4. P.94-96.

34. Cankaya G., UcarN., Ayyildiz E. et al. Effect of hydrostatic pressure on the characteristic parameters of Au/«-GaAs Schottky-barrier diodes // Phys. Rev. B. -1999. -V.60. N23. P. 15944-15947.

35. Патент РФ №2141103 МКИ G 01 L 9/00. Чувствительный элемент датчика давления / Н.П. Криворотов, Ю.Г. Свинолупов, А.В. Хан, С.С. Щеголь.-Опубл. 10.11.99.

36. Баранский П.И., Клочков В.П., Потыкевич И.В. Полупроводниковая электроника. -Киев.: Наукова думка. -1975.-709 с.

37. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.: Мир, 1984. 4.2. -456 с.

38. Humlicek J. Optical functions of the relaxed SiGe alloy and influence of strain. In Properties of strained and relaxed silicon germanium. INSPEC, London, KasperE. 1995.-P.121-131.

39. Weber J., Alonso M.I. Near-band-gap photoluminescence of Si-Ge alloys// Phis. Rev. B. -1989. -V.40. -P.5683-5693.

40. Dismukes J.P., Ekstrom L., Paff R.J. Lattice parameter and density in germanium-silicon alloys //J. Phys. Chem. 1964. -V.68. -P.3021-3027.

41. Ahmad C.N., Adams A.R. Electron transport and pressure coefficients associated with the Lie and A1C minima of germanium //Phys. Rev. B. -1986. -V.34. N4. -P.2319-2328.

42. Milnes A.G. Deep impurities in semiconductors, Wiley. N.Y. -1973. 273 p.

43. Conwell E.M. Properties of silicon and germanium. Part II. // Proc. IRE. -1958, -V.46. —P.1281-1287.

44. Sze S.M., Irvin J.C. Resistivity, mobility and impurity levels in GaAs, Ge and Si at 300 К // Solid State Electronics. -1968. -V.l 1. -P.599-603.

45. Brockhouse B.N., Iyengar P.K. Normal modes of germanium by neutron spectrometry // Prys. Rev. -1958. -V.l 11. -P.747-751.

46. Brockhouse B.N., Lattice N. Vibrations in silicon and germanium // Phys. Rev. Lett. -1959. -V2. -P.256-260.

47. Beer A.C. Galvanomagnetic effect in semiconductors. New York. London: Acad. Press.-1963.-418 p.

48. Баранский П.И., Буда И.С., Даховский И.В., Коломоец В.В. Электрические и гальваномагнитные явления в анизотропных полупроводниках. -Киев: Наукова думка. -1977. -270 с.

49. Баранский П.И., Буда И.С., Даховский И.В. Теория термоэлектрических и термомагнитных явлений в анизотропных полупроводниках. Киев: Наукова думка. -1987. -272 с.

50. Самойлович А.Г., Коренблит И.Я., Даховский И.В., Искра В.Д. Анизотропное рассеяние электронов на ионизированных примесях и акустических фононах // ФТТ. -1961. -Том 3, №11. С.3285-3298.

51. Андрианов Д.Г., Даховский И.В., Омельяновский Э.М., Фистуль В.И. Анизотропное рассеяние в сильно легированном германии // ФТТ. -1964. -Том 6, №9. -С.2825-2830.

52. Debye P.P., Conwell Е.М. Electrical properties of л-type Ge // Phys. Rev. -1954. -V.93. -P.693-696.

53. Herring C. Transport properties of a many valley semiconductor // Bell System Techn. J. -1955. - V.34. N2. - P. 237-290.

54. Шаховцова С.И. Перенос электронов в твердых растворах Gei.xSix в слабых электрических полях // ФТП. -1996. -Т.30, вып.2. -С.244-255.

55. Гантмахер В.Ф., Левинсон И.Б. Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках. М.: Наука. 1984. -350 с.

56. Fischetti M.V., Laux S.E. Band structure, deformation potentials, and carrier mobility in strained Si, Ge and SiGe alloys // J. Appl. Phys. -1996. -V.80. -P.2234-2252.

57. Зеегер К. Физика полупроводников. М.: Мир. -1977. -615 с.

58. Long D. Scattering of conduction electrons by lattice vibrations in silicon // Phys. Rev. -1960. -V.120, N6. -P.2024-2032.

59. Willardson R., Harman Т., Beer A.C. Transverse Hall and Magnetoresis-tance effects in p-type germanium // Phys. Rev. -1954. -V.96. P. 1512-1521.

60. Бир Г.Л., Пикус Т.Е. Теория деформационного потенциала для полупроводников со сложной структурой зон // ФТТ. -1960. -Т.2. -С.2287-2295.

61. Бир Г.Л., Нормантас Э., Пикус Т.Е. Гальваномагнитные эффекты в полупроводниках с вырожденными зонами // ФТТ. -1962. -Т.4, №5. —С.1180-1195.

62. Tiersten М. Acoustic-mode scattering mobility of holes in diamond type semiconductors // J. Phys. Chem. Sol. -1964. -V.25. -P.l 151-1160.

63. Lawaetz P. Low-field mobility and galvanomagnetic properties of holes in germanium with phonon scattering // Phys. Rev. -1968. -V.174, N3. -P.867-880.

64. Давыдов Б.И., Шмушкевич И.М. Теория электронных полупроводников // УФН. -1940. -Т.24. -С.21-67.

65. Денис В., Пожела Ю. Горячие электроны. Вильнюс. Минтис. - 1971.

66. Erenreich Н.Е., Overhauser А. // Phys. Rev. -1956. -V.104. -Р.649.

67. Harrison J.W. Scattering of electrons by lattice vibrations in nonpolar crystals // Phys. Rev. -1956. -V.104, N5. -P.1281-1290.

68. Толпыго К.Б. // ФТТ. -1962. -T.4. -C. 1765-1772.

69. Lawaetz P. Long-wavelength phonon scattering in nonpolar semiconductors // Phys. Rev. -1969. -V.183, N3. -P.730-739.

70. Asche M. On the temperature dependence of hole mobility in silicon // Phys. Stat. Sol. -1970. -V.37, N1. -P.433-437.

71. Rode D.L., Knight S. Electron transport in GaAs // Phys. Rev. В 3 1971. - P.2534-2541.

72. Kravchenko A.F., Kubalkova S., Morozov B.V., Polovinkin V.G., Skok E.M. The peculiar behaviour of transport coefficients in the presence of inelastic scattering by optical phonons // Phys. Stat. Sol. 1975. -V. 72. - P.221-228.

73. Половинкин В.Г., Скок Э.М. К теории кинетических коэффициентов при неупругом рассеянии на оптических фононах // ФТП. 1974. -Т.8, №6.1. С.1134-1140.

74. Половинкин В.Г. Неупругое рассеяние в полярных полупроводниках // Физика деформируемых полупроводников. Новосибирск. НЭТИ. -1979. -С. 100-110.

75. Wiley J.D. Polar mobility of holes in III-V compounds // Phys. Rev. В -1971. V4, N 8. - P.2485-2493.

76. Costato M., Jacoboni C., Reggjani L. Hole transport in polar semiconductors // Phys. Stat. Sol. (b) -1972. V52. - P.461-473.

77. Smith C.S. Piezoresistanse effect in Ge and Si //Phys. Rev. -1954. V.94, Nl.-P. 42-49.

78. Mason W.P., Thurston R.N. Use of piezoresistive materials in the measurement of displacement, force and torque // J. Acoust. Soc. Amer. 1957. -V.29. -P. 1096-1101.

79. Burns F.P. Piezoresistive semiconductor microphone // J. Acoust. Soc. Amer. 1957. -V.29. - P. 248-253.

80. Hollander L.E., Vick G.L., Diesel T.J. The piezoresistive effect and its applications // Rev. Sci. Instr. 1960. - V.31. - P. 323-327.

81. Geyling F.T., Forst J.J. Semiconductor strain transducers // Bell Sys. Tech. J.- 1960.-V.39.-P. 705-731.

82. Pfann W.G., Thurston R.N. Semiconducting stress transducers utilizing the transverse and shear piezoresistives effect // Appl. Phys. 1961. - V.32. - P. 20082019.

83. Бир Г.Л., Пикус Г.Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. М.: Наука, 1972. - 584 с.

84. Herring С., Vogt Е. Transport and deformation-potential theory for many-valley semiconductors with anisotropic scattering //Phys. Rev. -1956. -V.101, N 3. -P.944-962.

85. Копылов A.A. «Двугорбая» структура и параметры ^"-минимума зоны проводимости кубических полупроводников А3В5 // ФТП. 1982. Т. 16, вып.12. - С.2141 - 2145.

86. Латгинжер Дж., Кон В. Движение электронов и дырок в возмущенныхпериодических полях // Проблемы физики полупроводников: Сб. статей. -М.: Иностранная лит., 1957. - С.515 - 539.

87. Kim С.К., Cardona М., Rodriguez S. Effect of free carriers on the elastic constants of p-type silicon and germanium // Phys. Rev. 1976. -V.13, №12. -P.5429 - 5441.

88. Бир Г.Л., Пикус Г.Е. Влияние деформации на энергетический спектр и электрические свойства полупроводников типа InSb // ФТТ. -1961. -Т.З. № 10. -С.3050-3069.

89. Пикус Г.Е., Бир Г.Л. Влияние деформации на энергетический спектр дырок в германии и кремнии // ФТТ. -1959. -Т.1, № 11. -С. 1642-1658.

90. Баранский П.И., Коломоец В.В., Федосов А.В. Отличительные особенности пьезосопротивления германия и кремния л-типа, обусловленные различием механизмов рассеяния электронов в этих кристаллах //ФТП. -1981. -Т.15, №4. -С.698-701.

91. Tufte O.N., Stelzer E.L. Piezoresistive properties of heavily doped n-type silicon // Phys. Rev. 1964. - V.133, N 6A. - P.A1705 - A1717.

92. Макаров E.A. О константе пьезосопротивления Лм в л-кремнии

93. ФТТ. -1966. -Т.8, №12. -С.3636-3637.

94. Королюк С.С. Влияние изменения эффективных масс при одноосной деформации на электропроводность в п-Si // ФТП. -1981. -Т. 15, №4. -С.785-786.

95. Kanda Y., Suzuki К. Origin of the shear piezoresistance coefficient 71'44of л-type silicon // Phys. Rev. B. -1991. -V.43. -No.8. -P.6754-6756.

96. Aubrey I.E., Gubler W., Henningsen Т., Koenig S.H. Piezoresistance and Piezo-Hall-Effect in n-type silicon // Phys. Rev. 1963. - V.130. - P.1667 - 1670.

97. Granveaud M., Malsan P. Piezoresistivite D'Elements Diffuses en Silicium //L'ONDE ELECTRIQUE. 1967. - T. XLVII, N 480-481, - P. 392-401.

98. Берлинский A.C. Исследование методов температурной стабилизации чувствительности кремниевых интегральных тензопреобразователей. -Новосибирск, НЭТИ. Диссерт. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. 1976.

99. Backenstoss G. Evaluation of the surface concentration of the diffused layers in silicon //The Bell System. Techn. J. -1958. -V. 37. N. 3. P. 812-818.

100. Adams E.N. Elastoresistance in p-type Ge and Si // Phys. Rev. -1954. -V.96, N3. -P.803-804.

101. Пикус Г.Е., Бир Г.Л. Влияние деформации на электрические свойства дырочного германия и кремния // ФТТ. -1959. -Т.1, № 12. -С. 1828-1840.

102. Елизаров А.И., Коломоец В.В., Митин В.В. Пьезосопротивление одноосно деформированногор-Ge //ФТП. -1975. -Т.9, вып.7. -С.1388-1390.

103. Антипов С.А., Батаронов И.А., Дрожжин А.И. и др. Изменение электросопротивления тензорезисторов при изгибе // ФТП. -1993. -Т.27, вып.6. -С.937-943.

104. Горбачук Н.Т., Митин В.В., Тхорик Ю.А. и др. Об определении констант деформационного потенциала полупроводников типа р-германия из температурной зависимости пьезосопротивления // ФТП. -1981. -Т. 15, вып.4. -С.649-653.

105. Morin F.J., Geballe Т.Н., Herring С. Temperature dependence of pie-zoresistance of high-purity silicon and germanium // Phys. Rev. -1957. -V.105, N2. -P.525-539.

106. Bir G.L., Bloom A.I., Ilisavsky U.V. The effect of uniaxial strain on the transport phenomena in p-Si // Proc. VII. Int. Conf. Phys. Semicond., Paris. -1964. -P.529-531.

107. Tufte O.N., Stelzer E.L. Piezoresistive properties of silicon diffused layers // J. Appl. Phys. -1963. V. 34. - P.313-318.

108. Драгунов В.П. Исследование особенностей зонного спектра электронов методом одноосной деформации. Новосибирск. ИФП. Диссерт. на со-иск. уч. ст. к.ф-м.н. 1974.

109. Hess К. Effect of uniaxial stress on energy loss and scattering mechanizm in p-type silicon // J. Phys. and Chem. Solids. -1972. -V. 33. N 1. -P. 139-143.

110. Гридчин В.А. Нелинейное пьезосопротивление в /?-кремнии // Известия вузов. Физика. -1980. -Т.23. №.10. -С.3-7.

111. Lenkkeri J.T. Nonlinear effects in the piezoresistivity of p-type silicon //

112. Phys. Stat. Sol. (b) -1986. -V.136. -P.373-385.

113. Ohmura Y. Piezoresistance effect in p-type Si // Phys. Rev. В -1990. -V.42. N14. -P.9178-9180.

114. Ohmura Y. Third-order piezoresistance coefficients in p-type Si // Jpn. J. Appl. Phys. -1994. -V.33. -P.3314-3318.

115. Matsuda K., Kanda Y., Yamamura K, Suzuki K. Second-order piezoresistance coefficients in p-type Si // Jpn. J. Appl. Phys. -1990. V.29. N11 -P.L1941-L1942.

116. Matsuda K., Suzuki K., Yamamura K, Kanda Y. Nonlinear piezoresistance effect in silicon //J. Appl. Phys. -1993. -V.73. N4. -P.l838-1847.

117. Гридчин В.А. Физические вопросы проектирования кремниевых интегральных тензопреобразователей // Новосибирск. НЭТИ. Сб. научн. трудов. Физические основы полупроводниковой тензометрии -1981. -С.48-80.

118. Молекулярно-лучевая эпитаксия и гетероструктуры. // Под ред. J1. Ченга и К. Плога М.: Мир. -1989. -584 с.

119. Зенкевич А.В., Хабелашвили И.Д., Неволин В.Н. Физические особенности импульсного лазерного осаждения металлов. // Известия вузов Электроника, М.: МИЭТ. -1997. -№2. С.3-24.

120. Дрозд В.Е., Барабан А.П., Никифорова И.О., Алесковский В.Б., Корольков Д.В. Молекулярное наслаивание прецизионный метод синтеза диэлектрических пленок для микроэлектроники. // Известия вузов Электроника, М.: МИЭТ, 1996, №1-2, с.33-36.

121. Gridchin V.A., Pucklyakov Y.A., Shurman. Variband GaAsxxPx: a material for pressure sensors. // Sensor and Actuators A. -1992. -V.30. -P.139-142.

122. Бимберг Д., Ипатова И.П., Копьев П.С., Леденцов Н.Н., Малышкин В.Г., Щукин В.А. Спонтанное упорядочение полупроводниковых наноструктур. // УФН. -1997. -Т. 167, №5. -С.552-555.

123. Максимов С.К. Неравновесное упорядочение при эпитаксиальной кристаллизации. // Электронная промышленность. -1995. -№4-5. С. 55-58.

124. Герасименко Н.Н., Вернер И.В. Радиационные методы в микроэлектронике. // Электронная промышленность. -1995. -№4-5. С. 79-81.

125. Trzeciakowski W., Perlin P., Teisseyre H. Optical pressure sensors based on semiconductor quantum wells. // Sensors and Actuators A. -1992. -№32 -P.632-638.

126. Lyapin S.G., Eremets M.I., Krasnovski O.A., Shirokov A.M. et. al. Pho-toluminescence study of InGaAs/GaAs quantum wells. //4th Int.Conf. High Pressure Semiconductor Phys., Porto Carras, Greece. -1990. -P.59-62.

127. Jimenez J.L.,Mendez E.E., Li X.,Wang W.I. Resonant tunneling of L-valley electrons in GaSb-based double-barrier heterostructures. //Phys.Rev. B, -1995. -V.51, N12. P.7938-7941.

128. Jimenez J.L., Li X.,Wang W.I. Resonant tunneling in AlSb-GaSb-AlSb and AlSb-InGaSb-AlSb double-barrier heterostructures. // Appl.Phys .Lett. -1994. -64(16). -P.2127-2129.

129. Драгунов В.П. Влияние электрон-фононного взаимодействия на ВАХ ДБКС на основе слоев GaSb-AlSb. //IV Межденародная конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (АПЭП-98). Новосибирск. 1998. -Т.З. -С.91-95.

130. Baranov A.V., Dragunov V.P. Intrinsic charge bistability in double barrier resonant tunneling structure with many-valley electron transport. /The First Korea-Russia International Symposium on Science and Technology, Ulsan, -1997, -P. 159.

131. Jimenez J.L.,Mendez E.E., Li X.,Wang W.I. Resonant tunneling and intrinsic bistability in GaSb-based double-barrier heterostructures. // 7th International Conference on Modulated Semiconductor Structures. Madrid, Spain. -1995, workbook 2.-P.888-893.

132. Gassort P., Dmowski L., Aristone F. et al. Short period superlattices under hydrostatic pressure. // Sixth International Conference on Modulated Semiconductor Structures, Garmisch-Partenkirchen, Germany. -1993. -P.293-301.

133. Гриняев C.H., Чернышов B.H. Рассеяние электронов в многобарьерных структурах GaAs/Al,.xGaxAs // ФТП. -1992. -Т.26, вып. 12. С.2057-2067.

134. Гриняев С.Н., Чернышов В.Н., Караваев Г.Ф. Модель для описания взаимодействия электронных волн с гетерограницами в GaAs/AlAs (001).

135. ФТП. -1994. -Т.28, вып.8. -С.1393-1402.

136. Караваев Г.Ф., Чернышев В.Н., Воронков А.А. Эффекты ГХ- взаимодействия в GaAs/AlAs- структурах с различным числом слоев. //Известия вузов. Физика. —1997. .№11. —С.63-69.

137. Brugger Н., Meiners U., Diniz R., Suski Т., Gornik E. Hydrostatic pressure sensors on solid state tunneling devices. // Sixth International Conference on Modulated Semiconductor Structures, Garmisch-Partenkirchen, Germany. 1993. -P.377-382.

138. Pritchard R., Austing D.G., Klipstein P.C., Roberts J.S., Higgs A.W., Smith G.W. // J.Appl. Phys. 68 (1), (1990), p.205-211.

139. Fobelets K., Vounckx R., Borghs G. A GaAs pressure sensor based on resonant tunnelling diodes // J. Micromech. Microeng-1994. -N4. P123-124.

140. Wu J.S., Chang C.Y., Lee C.P. et al. Electrical characteristics of double-barrier resonant tunneling structures with different electrode doping concentrations // Solid-State Electronics. -1991. V.34, N4. -P.403-411.

141. Carlo A.Di, Lugli P. Valley mixing in resonant tunneling diodes with applied hydrostatic pressure // Semicond. Sci. Technol. -1995. -V.10. -P. 1673-1679.

142. Albrecht J.D., Cong L., Ruden P.P., Nathan M.I., Smith D.L. Resonant tunneling in (001)- and (1110-oriented Ш-V double barrier heterostructures under transverse and longitudinal stresses // J. Appl. Phys. -1996. -V.79, N. 10. -P.7763-7769.

143. Mutamba K., Vogt A., Sigurdardottir A. et al. Uniaxial stress dependence of AlGaAs/GaAs RTD characteristics for sensor applications // Proc. Microme-chanics Europe MME'96 conference. Barcelona. Spain. -1996. -P.85-89.

144. Agrait N.,Rodrigo I.G., Vieira S. Conductance steps-and quantizations in atomic size contact. // Phys.Rev. B, -1993. -V.47, N18. -P. 12345-12348.

145. Горбацевич A.A., Капаев B.B., Копаев Ю.В., Кремлев В.Я. Квантовые приборы на основе передислокации волновых функций в гетерострукту-рах. // Микроэлектроника. 1994. - Т.23, вып.5. -С. 17-26.

146. Горбацевич А.А., Капаев В.В., Копаев Ю.В. Управляемая эволюция электронных состояний в наноструктурах. // ЖЭТФ. -1995. .107, вып.4. -С.1320-1349.

147. Минкевич J1.M. Прикладная механика: Учебное пособие / Новосибирск. НГТУ. -1990. -76 с.

148. Бидерман B.JI. Механика тонкостенных конструкций. Статика. М.: Машиностроение. -1977. 488 с.

149. Гридчин В.А., Драгунов В.П. Физика микросистем. Часть I. Новосибирск. Изд-во. НГТУ. -2004. -416 с.

150. Гридчин В.А., Алексеев В.В., Осинцева JI.A., Шадрин B.C. Кремниевый упругий элемент мембранного типа с диффузионными тензорезисторами // Новосибирск. НЭТИ. Сб. научн. трудов. Физика и техника полупроводников -1970. -С.3-8.

151. Ваганов В.И. Интегральные тензопреобразователи. М.: Энерго-фтомиздат. 1983. - 136 с.

152. Гридчин В.А., Минкевич JI.M. Расчет напряжений квадратного кремниевого упругого элемента интегрального тензопреобразователя // Новосибирск. НЭТИ. Сб. научн. трудов. Физические основы полупроводниковой тензометрии -1984. С.130-137.

153. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. -М.: Изд-во физ. мат. лит. 1963. - 470 с.

154. Гридчин В.А. Проектирование кремниевых интегральных тензопреобразователей с квадратным упругим элементом // Новосибирск. НЭТИ. Сб. научн. трудов. Полупроводниковые тензорезисторы. -1985. С.97-108.

155. Гридчин В.А. Проектирование тензопреобразователей на эффекте поперечной пьезоэдс с учетом размеров потенциальных контактов // Новосибирск. НЭТИ. Сб. научн. трудов. Полупроводниковые тензорезисторы -1984. С.109-119.

156. Francais О., Dufour I. Normalized abacus for the global behavior of diaphragms: pneumatic, electrostatic, piezoelectric or electromagnetic // J. of Modeling and Simulation of Microsystems. -1999. -V.l, No.2, P. 149-160.

157. Chouaf A., Malhaire Ch., Le Berre M et al. Stress analysis at singular points of micromachined silicon membranes // Sensors and Actuators A. 2000. N.84.-P.109-115.

158. Соколов JI.B., Школьников B.M. Интегральный кремниевый муль-тисенсор давления температуры с оптимизированной трехмерной микромеханической структурой и топологией на базе созданных матричных кристаллов // Микросистемная техника. - 2003. -№3. - С.3-7.

159. Батуев Г.С., Голубков Ю.В. и др. Инженерные методы исследования ударных процессов. -М.: Машиностроение. -1977. -239.с.

160. Долицкий И.Н., Федоренко Т.А. Расчет предельно допустимых собственных частот упругих элементов электромеханических преобразователей давления // Измерительная техника. -1972. -№7. -С.42-44.

161. Буканов Е.Г. Оценка погрешности тензорезисторных датчиков давления при измерениях переходных процессов. В кн. Основные направления и проблемы создания испытательных машин, весо- и силоизмерительных приборов. -М.: -1976. -С.154-159.

162. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара: Справочник //Под ред. В.В. Клюева. -М.: Машиностроение. -1978. Кн. 1. -448 с.

163. Филиппов А.П. Колебания деформируемых систем. М.: Машиностроение. -1970. - 736 с.

164. Лассан В.Л., Пеллинец B.C. О влиянии демпфирования на динамическую погрешность пьезоэлектрических ударных акселерометров // Измерительная техника. 1978. -№1. - С.23-28.

165. Пелых Н.А. Дрейф нуля пьезоэлектрических измерительных преобразователей при больших ускорениях и температурах // Метрология. -1975. -№4. -С.31-37.

166. Александров Л.Н., Зотов М.И. Применение метода внутреннего трения для исследования полупроводников. М.: Электроника. Обзоры по электронной технике. Серия: Полупроводниковые приборы. 1970. -Вып. 7 (215). -22 с.

167. Освеновский В.Б., Холодный Л.П., Мильвидский М.Г. Внутреннеетрение в монокристаллах GaAs // Изв. АН СССР. Неорг. Материалы. -1972. -Т.8, №5. -С.802-807.

168. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Ярославцев Н.П. Внутреннее трение в полуизолирующем арсениде галлия // ФТТ. -1984. -Т.26, №7. -С.2228-2229.

169. Митрохин В.И., Рембеза С.И., Свиридов В.В., Ярославцев Н.П. Воздействие оптического излучения на внутреннее трение в пьезополупроводниках с глубокими центрами //ФТП. -2002. -Т.36, вып. 2. -С. 138-143.

170. Моцкин В.В., Олейнич-Лысюк А.В., Раранский Н.Д., Фодчук И.М. Исследование внутреннего трения и эффективного модуля сдвига монокристаллического кремния на начальных стадиях преципитации кислорода // ФТП. -2002. -Т.36, вып. 9. -С.1035-1039.

171. Yasumura К., Stowe T.D., Chow Е.М., et al. Quality factors in micron- and submicron-thick cantilevers // J. ofMicroelectromechanical systems. -V.9, N.l. -P.l 17-125.

172. Stowe T.D., Yasumura K., Kenny T.W. et al. Attonewton force detection using ultrathin silicon cantilevers // Appl. Phys. Lett. -1997. -V.71. -P288-290.

173. Cleland A.N., Roukes M.L. Fabrication of high frequency nanometer scale mechanical resonators from bulk Si crystals // Appl. Phys. Lett. -1996. -V.69. -P2653-2655.

174. Stowe T.D., Yasumura K., Kenny T.W. et al. Ultrasensitive vertical force probe for magnetic resonance force microscopy // Solid-State Sens. Actuator Workshop. -1996. Hilton Head, SC. -P.225-230.

175. Wago K., Zuger O., Kendrick R. et al. Low temperature magnetic resonance force detection // J. Vac. Sci. Technol. B, Microelectron. Process. Phenom. -1996. -V.14, N.2.-P.l 197-1201.

176. Mihailovich R.E. Low temperature properties of boron doped silicon //Phys. Rev. Lett. -1992. -V.68. -P.3052-3055.

177. McGuigan D.F., Lam C.C., Gram R.Q. et al. Measurements of the mechanical Q of single-crystal silicon at low temperatures // J. Low Temp. Phys. -1978. -V.30. -P.621-629.

178. Zener C. Internal friction in solids I: Theory of internal friction in reeds// Phys. Rev. -1937. -V.52. -P.230-235.

179. Zener С. Internal friction in solids II: General theory of thermoelastic internal friction // Phys. Rev. -1938. -V.53. -P.90-99.

180. Roszhart T.V. The effect of thermoelastic internal friction on the Q of mi-cromachined silicon resonators // Tech. Dig. Solid-State Sens. Actuator Workshop. Hilton Head, SC. -1990. -P. 13-16.

181. Матвеев B.B. Демпфирование колебаний деформируемых тел. -Киев. Наукова думка. -1985. -640с.

182. Полуянов В.А., Соболев М.Д. Конструктивная схема датчика ударных ускорений // Приборы и системы управления. -1995. -№ 3. -С.20-23.

183. ОСТ 38 03238-81. Герметики кремнийорганические.

184. ГОСТ 14791-79. Мастика герметизирующая нетвердеющая строительная «Бутепрол».

185. ГОСТ 13303-86. Полиизобутилен высокомолекулярный: Технические условия.

186. Сергель О.С. Прикладная гидрогазодинамика. -М.: Машиностроение. -1981.-374 с.

187. Pedersen М., Olthuis W., Bergveld P. A silicon condenser microphone mith polyamide diaphragm and back plate // Sensors and Actuators A. -1997. -V.63. -P.97-104.

188. Goldsmith C.L., Malczewski A., Yao Z.J. et al. RF MEMs variable capacitors for tunable filters // Int. J. RF and Microwave CAE. -1999. -V.9 -P.362-374.

189. Dec A., Suyama K. Micromachined electro-mechanically tunable capacitors and their application to RF Ics // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -1998. -V.46, N.12. -P.2587-2596.

190. Mattila Т., Hakkinen P., Jaakkola O. et al. Air damping in resonant micro-mechanical capacitive sensors // 14th European Conference on Solid-State Transducers, Eurosensors XIV, Copenhagen. -2000. -P.221-224.

191. Поздяев В.И. Оптимизация параметров механической системы интегральных акселерометров // Изв. Вузов. Приборостроение. -1997. -Т.40, №5. -С.56-59.

192. Starr J. Squeeze-film damping in solid state accelerometers // Solid-State Sens. Actuator Workshop. Hilton Head, SC. -1990. -P.44-47.

193. Yang Y.J., Senturia S.D. Numerical simulation of compressible squeezedfilm damping // Solid-State Sensor and Actuator Workshop IEEE. Hilton Head. -1996.-P.76-79.

194. Veijola Т., Ryhanen Т., Kuisma H., Lahdenpera J. Circuit simulation model of gas damping in microstructures with nontrivial geometries // Proceedings of Trans-ducers'95 and Eurosensors IX. -1995. -V.2. -P.36-39.

195. Schrag G., Wachutka G. Physically based modeling of squeeze film damping by mixed-level system simulation // Sensors and Actuators A. -2002. -V.97-98. -P. 193-200.

196. Gabrielson T. Mechanical-termal noise in micromechined acoustic and vibration sensors //IEEE Trans, on Electron Devices. -1993. -V.40. -P.903-909.

197. Skvor Z. On the acoustic resistance due to viscous losses in air gap of electrostatic transducers // Acoustica. -1967. -V.l9. -P.295-299.

198. Veijola Т., Mattila T. Compact squeezed-film damping model for perforated surface // Proceedings of Transducers'01. Munchen. -2001. -P.1506-1509.

199. Bao M., Yang H., Sun Y., French P.J. Modified Reynolds' equation and analytical analysis of squeeze-film air damping of perforated structures // J. Micro-mech. Microeng. -2003. -V.13. -P.795-800.

200. Da Silva M.G., Deshpande M., Greiner K., Gilbert J.R. Gas damping and spring effects on MEMS devices with multiple perforations and multiple gaps // Proceedings of Transducers'99. Sendai. -1999. -V.l. -P.l 148-1151.

201. Sharipov F., Seleznev V. Data on internal rarefied gas flows // J. Phys. Chem. -1997. -V.27, N.3. -P.657-706.

202. Козеев E.B., Макаров E.A. Поперечная пьезоэдс в кубических кристаллах // Физика и техника полупроводников. Новосибирск. НЭТИ. -1968. -С.3-8.

203. Заседателев С.М., Беликов Л.В., Бердников В.Б. и др. О проектировании датчиков давления с интегральными тензопреобразователями // Приборы и системы управления. -1971. -№11. -С.45-48.

204. Ваганов В.И., Пономарев К.М. Кремниевый манометрический элемент для интегральных преобразователей давления // Физическая электроника. Каунас. КПИ. -1972. -Т. 1. -С. 125-130.

205. Gieles А.С.М., Somers G.H.J. Miniature pressure transducers with a silicondiaphragm // Philips Techn. Rev. -1973. -V.33, N.l. -P. 14-20.

206. Алехин B.A., Локоть C.C., Сарапин Я.Н. К расчету монолитных тензочувствительных элементов датчика давления // Электронная промышленность. -1973. -№.2. -С.34-36.

207. Пивоненков Б.И., Стучебников В.М. Проектирование полупроводниковых интегральных тензочувствительных структур // Приборы и системы управления. -1976. -№7. -С.35-36.

208. Гридчин В.А. Критериальный подход к выбору размещения тензорезисто-ров в интегральных тензопреобразователях // Известия северо-кавказского научного центра высшей школы. Технические науки. -1978. -№2. -С.12-15.

209. Ваганов В .И., Носкин А.Б. Проектирование оптимальной топологии интегральных тензорезисторных преобразователей // Материалы конф. М.: МДНТП им Ф.Э. Дзержинского. -1980. -С.37-46.

210. Беликов Л.В. Проектирование топологии тензорезистивного моста Уитстона, расположенного на монокристаллической кремниевой мембране, ориентированной по (111) // Микросистемная техника. -2001. -№8. -С. 14-18.

211. Kanda Y., Yasukawa A. Optimum design considerations for silicon pie-zoresistive pressure sensors // Sensors and Actuators A. -1997. -V.62. -P.539-542.

212. Грановский B.A. Динамические измерения: основы метрологического обеспечения. -Л.: Энергоатомиздат. -1984. -220 с.

213. Алексеев К.А., Задача идентификации полных и частных динамических характеристик высокочастотных пьезоэлектрических датчиков переменных давлений // Приборы и системы, управление, контроль, диагностика. -2000. -№ 7. -С.58-61.

214. Багдатьев Е.Е., Ефимова А.А. Идентификация преобразователей переменных давлений // Измерительная техника. -1986. -№6. -С. 17-18.

215. Багдатьев Е.Е., Ефимова А.А., Санина Э.Б. Импульсная установка дляидентификации датчиков переменных давлений // Измерительная техника. -1989. -№3. -С.18-19.

216. Мясникова Н.В. Способы и средства определения динамических характеристик датчиков переменных давлений // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. -Пенза. -1990.

217. Кузнецов Е.А. Автоматизированный комплекс для определения стати-ко-динамических характеристик датчиков давления в широком диапазоне температур // Измерительная техника. -1993. -№6. -С.40-43.

218. Stankevich V., Shimkevichius С. Use of a shock tube in investigations of silicon micromachined piezoresistive pressure sensors // Sensors and Actuators A. -2000. -V.86. -P.58-65.

219. Ольшевский B.B. Статистические методы в гидролокации. —Jl.: Судостроение. -1973. -180 с.

220. Осадчий Е.П., Алексеев К.А. Идентификация импульсных характеристик датчиков переменных давлений с использованием матриц двумерных нестационарных передаточных функций // Датчики и системы. -1999. -№6. -С.16-19.

221. Алексеев К.А., Алексеева М.Б. Идентификация динамических характеристик датчиков в базисе функций Уолша // Информационно-измерительная техника: Межвуз. сб. научн. тр. Пенза: Пенз. гос. ун-т. -2000. -Вып. 25. -С.62-70.

222. Алексеев К.А. Метрологическая аттестация датчиков переменныхдавлений с позиций идентификации их частных динамических характеристик // Микросистемная техника. -2001. -№7. -С.18-22.

223. Иосифов В.П., Алексеев К.А. Алгоритм Берга в задачах спектрального оценивания коротких откликов датчиков // Приборы и системы управления. -1999. -№7. -С.32-35.

224. Alexeev С.А. Spectral estimation of short responses of sensors measuring pressure // Systems science: Proceedings of Wroclaw University of Technology. -1999. -V.25, N3. -P.99-110.

225. Иосифов В.П. Способы и средства аттестации датчиков переменных давлений в условиях массового производства // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. -Пенза. -1992.

226. Маркова С.В. Разработка и исследование алгоритмов идентификации систем и сигналов на основе метода экспоненциальной аппроксимации Прони // Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. -Новосибирск. -1996.

227. Кей С.М., Марпл C.JI. мл. Современные методы спектрального анализа. Обзор. // ТИИЭР. -1981. -Т.69, №11. -С.5-52.

228. Grimmeiss H.G. Silicon-germanium a promise into the future // ФТП. -1999. -T.33, вып.9. -C.1032-1034.

229. Якимов А.И., Двуреченский A.B., Степина Н.П., Никифоров А.И. Эффекты электрон-электронного взаимодействия в оптических свойствах плотных массивов квантовых точек Ge/Si // ЖЭТФ. -2001. -Т.119, вып.З. -С.574-589.

230. Currie М.Т., Leitz C.W., Langdo Т.А. et al. Carrier mobilities and process stability of strained Si n- and p-MOSFETs on SiGe virtual substrates //J. Vac. Sci. Technol. B. -2001. -N.19(6). -P.2268-2279.

231. Washio K., Ohue E., Shimamoto H. et al. A 0.2-pm lSO-GHz-/^ 6.7-ps-ECL SOI/HRS self-aligned SEG SIGE HBT/CMOS technology for microwave and high-speed digital applications // IEEE Transactions on electron devices. -2002. -V.49, N.2. -P.271-278.

232. Huang L., Chu J.O., Goma S.A. et al. Electron and hole mobility enhancement in strained SOI by wafer bonding // IEEE Transactions on electron devices. -2002. -V.49, N.9. -P. 1566-1570.

233. Драгунов В.П., Щербаков В.В., Шадрин B.C. Анизотропия удельного сопротивления германия и кремния при больших деформациях // Электронное и полупроводниковое приборостроение, Новосибирск, Сб. НЭТИ. -1980.- С.47-50.

234. Драгунов В.П., Щербаков В.В., Шадрин B.C. Исследование примесных состояний в кремнии «-типа методом больших одноосных упругих деформаций // Электронное и полупроводниковое приборостроение, Новосибирск, Сб. НЭТИ. 1980.- С.152-159.

235. Щербаков В.В., Драгунов В.П. Исследование электропроводности электронного кремния при больших одноосных деформациях // Физические основы полупроводниковой тензометрии. Новосибирск, Сб. НЭТИ. 1981. - С.190-197.

236. Драгунов В.П., Шадрин B.C., Щербаков В.В. Электропроводность кремния при больших одноосных деформациях // Известия вузов. Физика. -1982.- N5. С.7-11.

237. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C., Исследование эффекта Холла в электронном кремнии при больших одноосных деформациях // Физические основы полупроводниковой тензометрии. Новосибирск, Сб. НЭТИ. -1982. С.31-35.

238. Драгунов В.П., Драгунова JI.C. Определение коэффициента анизотропии подвижности в кремнии «-типа // В кн. «Физические основы полупроводниковой тензометрии». Новосибирск, НЭТИ. 1982. -С.84-88.

239. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C. Междолинное рассеяние в одноосно деформированном кремнии «-типа // ФТП. 1983. - Т. 17, вып.6. - С.1165.

240. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C. Влияние междолинного рассеяния на пьезосопротивление электронного кремния // Известия вузов. Физика. 1983. - N8. - С.108-110.

241. Щербаков В.В., Драгунов В.П., Шадрин B.C. Влияние температурных изменений механизмов рассеяния на кинетические коэффициенты электронного кремния

242. Полупроводникокая тензометрия. Новосибирск, Сб. НЭТИ- 1983.-С.11-16.

243. Козеев Е.В., Кравченко А.Ф., Драгунов В.П., Холявко В.Н. Исследование пьезосопротивления в и-GaAs // ФТП. -1973. Т.7, вып 8. - С. 1466-1469.

244. Драгунов В.П., Кравченко А.Ф. Исследование дополнительных минимумов зоны проводимости в арсениде галлия и-типа // Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума по генерации СВЧ колебаний с использованием эффекта Ганна, Новосибирск. 1973.

245. Драгунов В.П., Кравченко А.Ф. Исследование дополнительных минимумов в n-GaAs// ФТП-1974.-Т.8, вып.2. -С.413-416.

246. Драгунов В.П., Власов B.C., Щербаков В.В. Исследование энергетического спектра электронов в арсениде галлия «-типа методом одноосной деформации // Тезисы докладов XX областной научно-технической конференции, ГПНТБ СО АН СССР, Новосибирск. 1977.

247. Драгунов В.П., Щербаков В.В. Исследование энергетического спектра электронного арсенида галлия методом пьезосопротивления // Физика деформируемых полупроводников. Новосибирск. Сб. НЭТИ. 1979 -С.20-26.

248. Драгунов В.П., Драгунова JI.C. Влияние изотропной и одноосной деформации на электропроводность варизонных пленок AlxGai.xAs и-типа //Полупроводниковые приборы. Новосибирск. Сб. НЭТИ. 1983 -С.40-47.

249. Козеев Е.В., Кравченко А.ф., Драгунов В.П., Холявко В.Н. Влияние упругой деформации на термоэдс в дырочных полупроводниках // Материалы IV-конференции по полупроводниковой тезометрии, Львов 1970. -С.278-284.

250. Козеев Е.В., Драгунов В.П., Холявко В.Н. Установка для изучения кинетических коэффициентов при воздействии на образец динамической нагрузки //Приборы и техника эксперимента, М. 1972. - N4. - С.210-212.

251. Драгунов В.П. Пьезосопротивление в р-германии // Физика и техника полупроводников. Новосибирск, Сб. НЭТИ. 1974. - С.32-34.

252. Драгунов В.П., Кравченко А.Ф., Половинкин В.Г. Анализ подвижности вр-германии // Микроэлектроника. М. Т.З, вып.5. - 1974. - С.463-465.

253. Драгунов В.П., Шишков А.А. Моделирование нелинейных коэффициентов пьезосопротивления в p-Ge II Сборник научных трудов НГТУ. -2001. №4. - С.29-37.

254. Драгунов В.П. Моделирование переноса носителей заряда в напряженных слоях на основе Ge и Si // Научный вестник НГТУ. 2003. - №2(15). - С.71-84.

255. Dragunov V.P., Boldyrev D.V. Low-field mobility and piezoresistivity of holes in germanium and silicon //5-th International conf. on actual problems of electronic instrument engineering proceedings. (APEIE-2000). -V1. P.14-17.

256. Драгунов В.П., Шишков А.А. Рассеяние дырок в германии и кремнии в трехзонной модели спектра // Доклады Сибирского отделения академии наук высшей школы. 2002. -№2(6). - С.30-41.

257. Dragunov V.P., Shishkov А.А. Modeling of the piezoresistance effect nonlinearity in p-Si // Proceedings of the 6th Russian-Korean international symposium on science and technology KORUS 2002, Novosibirsk, -V. 1. -P. 271-274.

258. Dragunov V.P., Shishkov A.A. Simulation of the strain effect in the p-Gei.xSix of kinetic factors//IEEE Siberian student workshop on electron devices & materials. EDM'2001. P.21-23.

259. Dragunov V.P., Shishkov A.A. The linear piezoresistance in p-GeSixalloys // Proceedings 3 Siberian Russian workshop on electron devices and materials. Novosibirsk. -2002. -V.l. - P. 77-79.

260. Ramdas A.K., Lee P.M., Fisher P. Splitting of donor levels in multi-valley semiconductors in the presence of external fields // Phys.Lett. -1963.-V.7, N2. P.99-101.

261. Бейнихес И.Л., Коган Ш.М. Доноры в многодолинных полупроводниках в приближении центральной ячейки нулевого радиуса // ЖЭТФ. -1987. -Т.93, вып. 1(7). -С.285-301.

262. Ning Т.Н., Sah С.Т. Multivalley effective-mass approximation for donor states on silicon. I. Shallow-level group-V impurities // Phys. Rev. B. -1971. -V4. N 10. -P.3468-3481.

263. Зубкова C.M., Изюмов В.А., Русина Л.Н., Смелянская Е.В. Многодолинное расщепление энергетического спектра мелкого донора в полупроводниках со структурой типа алмаза и сфалерита //ФТП. -2000. -Т.34, вып.З. -С.278-282.

264. Бассани Ф., Пастори Дж. Электронные состояния и оптические переходы в твердых телах М.: Наука. -1982. 392 с.

265. Baldereschi A. Valley-orbit interaction in semiconductors // Phys. Rev. В -1970. V.l. N12. -P.4673-4676.

266. Баранский П.И. Определение степени компенсации в л-Si // ФТП. -1975. -Т.9, вып.4. -С.810-814.

267. Costato М., Reggiani L. Lattice-scattering ohmic mobility of electrons in silicon // Phys. Stat. Sol. -1970. -V.38. -P.665-673.

268. Пол В., Варшауэр Д. Твердые тела под высоким давлением -М.: Мир.-1966.-524 с.

269. Baneijee К. Simulation and optimization of strained Sii.xGex buried channel p-MOSFETs //Solid State Electronics. 2000. - V.44. - P. 1223-1228.

270. Орлов Л.К., Рубцова P.A., Орлова Н.Л. Проблема селективного легирования в методе гидридной эпитаксии и электрофизические свойства квантово-размерных гетероструктур Ge/GeSi // ФТП. 1999. -Т.ЗЗ, вып.З. -С. 311-315.

271. Tsaur B-Y., Chen C.K. and Marino S.A. Long-Wavelength Si,.xGex/Si Heterojunction Infrared Detectors and 400x400 Element Imager Arrays // IEEE Electron Device Lett. -1991. -V.l2. - P. 293-296.

272. Lin T-L., Ksendozov A., Dejewski S.M., Jones E.W. et al. SiGe/Si Heterojunction Internal Photoemission Long-Wavelength Infrared Detectors Fabricated by Molecular Beam Epitaxy // IEEE Transaction on Electron Devices. -1991. -V.38. N.5. -P.l 141-1144.

273. Ismail K. Si/SiGe CMOS: Can it Extend the Lifetame of Si? // IEEE Int. Silid-St. Circuts Conf. -1997. -P.l 16.

274. Rucker Н., Heinemann В. Tailoring dopant diffusion for advanced SiGe:C heterojunction bipolar transistors // Solid State Electronics. 2000. - V.44. - P.783-789.

275. Chattopadhyay S., Bose P.K., Maiti C.K. Photoresponse of Si.xGex het-eroepitaxial p-i-n photodiodes // Solid State Electronics. 1999. -V.43. - P. 1741-1745.

276. Ершов A.B., Машин A.M., Хохлов А.Ф. Легирование и компенсация примеси при имплантации ионов в пленки a-SiGe // ФТП. -1998. -Т.32, №10. С.1260-1262.

277. Yousif M.Y.A., Friesel М. et al. On the performance of in situ B-doped P+ poly-Si.xGex gate matirial for nanometer scale MOS technology // Solid State Electronics. 2000. - V.44. - P. 1425-1429.

278. Wijngaards D.D.L., Kong S.H., Bartek M., Wolffenbuttel R.F. Design and fabrication of on-chip integrated poly-SiGe and poly-Si Peltier devices // Sensors and Actuators A. -2000. N.85. P.316-323.

279. Rieger M.M., Vogl P. Electronic-band parameters in strained Si.xGex alloys on Sii.yGey substrates // Phys/ Rev. 1993. -V.48, №19. - P.14276 - 14286.

280. Landolt-Bornstein. Zahlenwerte und Funktionen aus Natutwissenshaftenund Technik, ed. by O. Madelung (Springer Verlag, N.Y., 1987). V.5, III, Part 22 A.

281. Караваев Г.Ф., Чернышев B.H. Резонансное туннелирование X-электронов в структурах AlAs/GaAs(lll). Псевдопотенциальный расчет и модель // ФТП. -2001. -Т.З5, вып. 1. -С.105-109.

282. Гриняев С.Н., Караваев Г.Ф. Туннелирование электронов через тонкий барьер с плавным потенциалом на гетерограницах GaAs/AlAs (001) // ФТТ. -2000. -Т.42, вып. 4. С.752-758.

283. Shyu J-S., Chiang J-C. Room-temperature current-voltage characteristics in AlAs-GaAs-AlAs double-barrier structures: Calculations using a bond-orbital model // Phys. Rev. B. -1999. -V.60, N.3. -P.1799-1806.

284. Sladek RJ. Stress-induced donor deionization in GaAs // Phys. Rev. -1965. -V.140. -P.A1345-A1352.

285. Craford M.G., Stillman G.E., Rossi J.A. Effect of Те and S donor levels on the properties of GaAsi.xPx near the direct-indirect transition // Phys. Rev. -1968. -V.168. -P.867-873.

286. Hutson A.R., Jayraman A., Coriel А. Влияние высокого одноосного давления и температуры на электропроводность в «-GaAs // Phys. Rev. -1967. -V.155, N3.-P.786-797.

287. Жиленис С.Г., Пожела Ю.К., Шимкявичус Ч.И., Шимулите Е.А. Исследование электропроводности варизонных кристаллов при гидростатическом и одноосном сжатии // Литовский физический сборник. -1981. -Т. 21, №2. -С.67-71.

288. Кейси X. Даниш М. Лазеры на гетероструктурах. М. :Мир. -1981, -222 С.

289. Beer А .С., Wilardson R.K. // Phys. Rev. -1958. -VI10. P. 1286-1297.

290. Goldberg С., Adams E.H., Davis R.E. // Phys. Rev. 1957. - V105. -P.865-871.

291. Kay L.E., Tang T.W. Monte Carlo calculation of strained and unstrained electron mobilities in using an improved ionized-impurity model // J. Appl. Phys. -1991. -V.70. -P.1483-1488.

292. Bennett H.S., Lowney J.R. Calculated majority- and minority-carrier mobilities in heavily doped silicon and comparisons with experiment // J. Appl. Phys. -1992. -V.72. -P.2285-2296.

293. Glicksman M. Mobility of electrons in germanium-silicon alloys // Phys. Rev. -1958. -V.l 11. -P.125-128.

294. Никитин K.E. // ФТТ. -1994. -T.36. -C.3587

295. Скворцов A.A., Литвиненко O.B., Орлов A.M. Определение констант деформационного потенциала п-Si, р-Si по концентрационному ангар-монизму // ФТП. -2003. -Т.37, вып. 1. -С. 17-21

296. Болховитянов Ю.Б., Пчеляков О.П., Соколов Л.В., Чикичев С.И. Искусственные подложки GeSi для гетероэпитаксии достижения и проблемы: Обзор // ФТП. - 2003. - Т.37, вып. 5. - С.513-538.

297. Prinz V.Ya., Grutzmacher D., Preobrazhenskii V.V. et al. A new technique for fabricating three-dimensional micro- and nanostructures of various shapes super-lattices // Nanotechnology. 2001. -V. 12. -P.399-402.

298. Головко В.Г., Семенов А.И. Термо-эдс кремния р-типа при одноосном сжатии // Электронная техника. Серия 12. -Вып.4(10). -С.37-40.

299. Блат Ф.А. Теория подвижности электронов в твердых телах. -М.: Физ-мат. лит. -1963. -224 С.

300. Драгунов В.П., Кравченко А.Ф., Холявко В.Н. Пьезосопротивление в и-канальных кремниевых МОП-структурах // Микроэлектроника, М., -Т.4, вып.1, -1975, -с.50-55.

301. Холявко В.Н., Драгунов В.П., Морозов Б.В., Скок Э.М., Велчев Н.В. Изучение размерного квантования в р-типе инверсионных слоев кремния с помощью магнетосопротивления // Phys.Stat.Sol.(b), -V.75, N2, -1976, -р.423-432.

302. Драгунов В.П. Особенности энергетического спектра электронов в размерноквантованных пленках кремния гс-типа // Полупроводниковые тензо-резисторы. Новосибирск, Межвуз. сб. н. трудов, НЭТИ. 1985. - С.29-34.

303. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Анализ схем термостабилизации на

304. КМДП-транзисторах // Полупроводниковая тензометрия. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ 1988. -С.60-65.

305. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Интегральный тензочувствительный элемент // А.с. N1453162, от 22.09.88. G 01 В 7/16.

306. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Кольцевой счетчик // А.с. N1415438, от 08.04.88. Н 03 К 23/54.

307. Холявко В.Н., Драгунов В.П., Лерке В.В. Пьезосопротивление в (111) инверсионных р-каналах кремниевых МДП-транзисторов // Физическая электроника. Республиканский межведомстенный н.-техн. сб. Львов, -1989. вып. 39. - С.76-80

308. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Оценка параметров тензочувствительных микросхем методом статистических испытаний // Полупроводниковая микроэлектроника. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ. -1989. -С.106-111.

309. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Счетное устройство с исправлением сбоев // А.с. N1598164, от 08.06.90. Н 03 К 21/40.

310. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Интегральный тензочувствительный элемент // А.с. N1610243, от 01.08.90. G 01 В 7/16.

311. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Распределенный тензочувствительный элемент//А.с. N1634989, от 15.11.90. G 01 В 7/16.

312. Драгунов В.П., Ильенков А.И. Тензочувствительный мост // А.с. N1642231, от 15.12.90. G 01 В 7/16.

313. Драгунов В.П. Проектирование тензочувствительных ИС на МДП-транзисторах // Полупроводниковая тензометрия. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ. -1991. -С.30-38.

314. Драгунов В.П. , Ильенков А.И. Интегральный тензочувствительный элемент //А.с. N1648897, от 15.01.91. G 01 В 7/16.

315. Драгунов В.П. Анализ характеристик многоэлементных тензопреобразователей // Электронное приборостроение. Новосибирск, НЭТИ. -1992. -С.131-139.

316. Драгунов В.П., Козлов М.В., Петров П.С. Анализ работы тензочувствительных схем на высоких частотах // Труды Межд. н.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП-94, Новосибирск, Т.5. Сенсорная электроника. -1994. -С. 122-127.

317. Холявко В.Н., Драгунов В.П. Аномальное магнитосопротивление в двумерном дырочном газе Si-МДП структур // Информатика и проблемы телекоммуникаций. Тез. докл. Межд. науч.-технич. конф.- Новосибирск. -1998. -С.117-118.

318. Драгунов В.П. Сравнительный анализ тензорезистивных преобразователей // Научный вестник НГТУ. 2003. - №2(15). - С.85-92.

319. Драгунов В.П. Тензочувствительные ИС на МДП-транзисторах // Микроэлектроника. 2005.-Т.34, №1. С.65-71.

320. Иноземцев С.П., Рахманов В.Ф., Трухачев Б.С. Цепочечные схемы с полупроводниковыми тензорезисторами // Полупроводниковая тензометрия: Материалы IV конф. по полупроводниковой тензометрии. Львов, 1971. -С.136-140.

321. Беляков Ю.Н., Курмаев Ф.А., Баталов Б.В. Методы статистических расчетов микросхем на ЭВМ -М.: Радио и связь. 1985. -232 с.

322. Кобзев Ю.В. Полупроводниковый тензопреобразователь давления, содержащий многократную мостовую схему // Датчики на основе технологии микроэлектроники. -М., 1983. -С. 168-169.

323. Королев М.А., Чаплыгин Ю.А. Интегрированные микросистемы -перспективные элементы микросистемной техники // Тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции «Электроника и информатика 2002».Часть 2. - М. МИЭТ. - 2002. -С.39-40.

324. Dragunov V.P., Voroshilov V.P. Mechanical behaviour of membranes' micromachined sensor under uniform pressure // Proceedings the 3 Russian-Korean International Symposium on Science and Technology, Novosibirsk, Russia. -1999.-V.2.-P. 657-660.

325. Dragunov V.P. A simple technique for the simulation of capacitive pressure transducers // 6th International conference on actual problems of electronic instrument engineering proceedings. -2002. V.l. -P. - 11-15.

326. Драгунов В.П. Микромеханические системы с электростатическим управлением //Научный вестник НГТУ. 2003. -№1(14). - С. 61-72.

327. Драгунов В.П. Влияние формы упругого элемента на характеристики микроэлектромеханических систем // Микросистемная техника. 2004. -№1. - С.20-26.

328. Драгунов В.П. Нелинейность упругих элементов микромеханиче-скихсистем // Микросистемная техника. 2004. - №5. - С.7-13.

329. Драгунов В.П. Нелинейная модель упругого элемента МЭМС // Микросистемная техника. 2004. - №6. - С. 19-24.

330. Богонин М.Б. Моделирование жидкостного анизотропного травления кремния // Микросистемная техника. -2003. №11. -С.30-32.

331. Моделирование элементов и технологических процессов / Под. ред. П. Антонетти, П. Антониадиса, Р. Даттона, У. Оулдхема: Пер. с англ. В. JI. Кустова, В.М. Петрова, О.В. Селляховой. Под ред. профессора Р.А. Суриса. М.: Радио и связь, 1988.

332. Sato К., Shikida М., Matsushima Y., Yamashiro Т. Characterization of orientation-dependent properties of single-crystal silicon: affects of KOH concentration // Sensors and Actuators A. -1998. N 64. -P.87-93.

333. Shikida M., Sato K., Shikida M., Tokoro K., Uchikawa D. Difference in anisotropic etching properties of KOH and TMAH // Sensors and Actuators A.-2000. N 80. -P/179-188.

334. Sato K., Shikida M., Yamashiro Т., Asaumi K. et al. Anisotropic etching rates of single-crystal silicon for TMAH water solution as a function of crystallo-graphic orientation // Sensors and Actuators A.-1999. N 73. -P. 131-137.

335. Steinsland E., Finstad Т., Hannedorg A. Etch rates (100), (111) and (110) single-crystal silicon in TMAH measured in situ bu laser reflectance interferometry // Sensors and Actuators A.-2000. N 86. -P.73-80.

336. Zubel I., Baiycka I., Kotowska K., Kramkowska M. Silicon anisotropicetching in alkaline solutions IV. The effect of organic and inorganic agents on silicon anisotropic etching process // Sensors and Actuators A.-2001. N 87. -P. 163-171.

337. Chou B.C.S., Chen C.N., Shie J.S. Micromachining on (11 l)-oriented silicon // Sensors and Actuators A.-1999. N 75. -P.271-277.

338. Gerasimenko N.N., Golishnikov А.А., Platonov V.V., Putrya M.G., Saurov A.N., Verner I.V. Implementation of High-density plasma reactors in VLSI technology // Problems of submicron technology, M. Nauka, V.16, Proceedings of IPT, -2000.-P. 17-24.

339. Сауров A.H. Специальные методы плазменного травления в технологии самоформирования // Известия вузов, «Электроника». 1997. №6. - С.60-68.

340. Пономарев С.Д., Андреева JI.E. Расчет упругих элементов машин и приборов. М.: Машиностроение. 1980 . - 363 с.

341. Концевой Ю.А., Литвинов Ю.М., Фаттахов Э.А. Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1982. - 240.

342. Коренев Б.Г. Некоторые задачи теории упругости и теплопроводности решаемые в бесселевых функциях. М.: Изд. Физ-мат. литературы. 1960. 459 с.

343. Дятлов В.Л., Коняшкин В.В., Потапов Б.С. Электромеханические емкостные среды в интегральном исполнении // Пленочная электромеханика, Новосибирск, 1991. -Вып. 143. -С.19-45.

344. Драгунов В.П. Моделирование влияния внешних воздействий на резонансную частоту полупроводниковых мембран // Материалы междун. н.-техн. конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, Т.2, 1995. С.167-170.

345. Драгунов В.П. Исследование динамических характеристик полупроводниковых мембран // Труды Межд. н.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП-94, Новосибирск, Т.5. Сенсорнаяэлектроника. 1994. С.53-57.

346. Драгунов В.П. Оценка высокочастотных параметров чувствительных элементов полупроводниковых датчиков давления // Доклады 3 Международной конференции «Измерения, контроль и автоматизация производственных процессов» (ИКАПП-94), Барнаул. 1994. С.97-98.

347. Драгунов В.П. Расчет передаточной характеристики прямоугольного упругого элемента интегрального тензопреобразователя // «Радиотехника, электроника, физика», Сб. научн. трудов, Новосибирск, Hi ГУ, -1996. С.93-99.

348. Драгунов В.П. Моделирование динамических характеристик микромеханических устройств // Сборник научных трудов НГТУ, Новосибирск. -1995. №1,- С.85-91.

349. Драгунов В.П., Исупов В.В. Исследование динамических характеристик интегральных зеркал большого диаметра // Тезисы докладов Российской н.-техн. конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск. -1996. -Т.2. С.32-33.

350. Драгунов В.П. Динамическая модель упругого элемента микромеханических систем // Научный вестник НГТУ. 2004. - №1(16). - С.93-103.

351. Голосков Е.Г., Филиппов А.П. Нестационарные колебания деформируемых систем. Киев: Наукова думка, 1977. -338 с.

352. Яковлев О.В. Вибрационно-частотный преобразователь давления // Датчики на основе технологии микроэлектроники / МД НТП им. Ф.Э. Дзержинского. -М. -1989. -С. 102-105.

353. Драгунов В.П. Нелинейная динамическая модель упругого элемента ММС // Микросистемная техника. -2004. -№.10 С.23-29.

354. Thomas О., Touze С., Chaigne A. Asymmetric non-linear forced vibrations of free-edge circular plates. Part II: experiments // J. of Sound and Vibratio. -2003.-N 265.-P.1075-1101.

355. Nayfeh A. H., Mook D. T. Nonlinear oscillations. -New York. Wiley classics library edition published. -1995. -704 p.

356. Gui C., Legtenberg R., Tilmans H.A.C., Fluitman J.H.J., Elwenspoek M. Nonlinearity and hysteresis of resonant strain gauges // J. of Microelectromechanical systems. 1998. -V.7, N.l. -P. 122-127.

357. Драгунов В.П. Демпфирование колебаний упругих элементов микромеханических систем // Научный вестник НГТУ. 2004. - №2(17). - С.189-192.

358. Комарова Э.И., Романова Т.С., Шабалина Т.В., Драгунов В.П. Полупроводниковый преобразователь для регистрации параметров быстропроте-кающих процессов // Полупроводниковая тензометрия. Новосибирск, Межвуз. сб. научн. Трудов, НЭТИ. 1991. - С.70-73.

359. Драгунов В.П. Проектирование быстродействующих датчиков давления // Труды Межд. н.-техн. конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП-92, Новосибирск, Т.4. Сенсорная электроника. -1992. С.61-66.

360. Драгунов В.П. Полупроводниковый датчик для измерения быстро-изменяющегося давления газа // Приборы и системы управления. 1993. -№5. - С.23-24.

361. Драгунов В.П. Вопросы проектирования высокочастотных датчиков давления // Тезисы докладов межд. н.-техн. конф. «Методы и средства измерения механических параметров в системах контроля и управления», Пенза, ПДНТЛ -1994. С. 19-21.

362. Драгунов В.П. Влияние деформации на энергетический спектр и перенос носителей заряда в 20-системах. / Новосибирск. Препринт «Микросенсорика и микромеханика». НГТУ. -2000. -С. 11-14.

363. Dragunov V.P., Shishkov А.А. Influence of pressure on intrinsic Instability in GaSb/AlSb double-barrier quantum structures: simulation model and qualitative results // IEEE Siberian student workshop on electron devices & materials. EDM'2000. P.38-42.

364. Драгунов В.П. Анализ вольт-амперных характеристик туннельно-резонансного диода с учетом накопления заряда // Электронная техника. Серия 7, ТОПО. -1993. №2(3). - С.33-36.

365. Dragunov V.P., Boldyrev D.V. Calculations of electrical characteristics of resonant tunneling strustures // 4th International Conference on Actual Problems of Electronic Instrument Engineering. Russia, Novosibirsk, 1998. Proceedings. V.l. -P.442-446.

366. Драгунов В.П., Шишков A.A. Влияние давления на транспорт электронов в GaAs/AlAs многобарьерных гетероструктурах // IV Российская конференция по физике полупроводников, Новосибирск. ИФП. -1999. -С.65.

367. Драгунов В.П. Влияние деформации на характеристики туннельно-резонансного диода // Труды 3 Межд. н.-техн. конф. «Аюуальные проблемы электронного приборостроения». АПЭП-96, Новосибирск, Т.2 Сенсорная электроника. -1996.-С103-Ю5.

368. Драгунов В.П., Шишков A.A. Влияние давления на транспорт электронов в гетероструктурах на основе GaAs/AlAs // Сб. науч. тр. НТГУ. Новосибирск, 2000. -Вып.2. -С.96-101.

369. Драгунов В.П., Шишков А.А Изменение знака эффективных масс в размерноквантованных пленках р-типа с учетом спин-орбитальных поправок // Сб. науч. тр. НТГУ. Новосибирск. -2000. -Вып.4. - С.77-84.

370. Dragunov V.P. Spin-orbit-coupling effects on the valence-band structureof Sii.xGex/CaF2 quantum wells // 3-rd International conference "Physics of low-dimensional structures-3". Abstracts. 2001. - P. 91-92.

371. Драгунов В.П. Влияние спин-орбитального взаимодействия на энергетический спектр дырок в системе CaF2/Sii.xGex/CaF2 // Доклады Сибирского отделения академии наук высшей школы. 2001. - №2(4). - С.20-30.

372. Dragunov V.P. Effect spin-orbit interaction on energy spectrum of holes in Sii.xGex system // 2002 6th International conference on actual problems of electronic instrument engineering proceedings. -2002. V.2. - P.20-26.

373. Berdinsky A.S., Fink D., Yoo J.B., Dragunov V.P. et al. Electronic conduction properties of Аи/Сбо/p-Si and C60/Au/ p-Si sandwich structures: I-V and transducer characteristics I I Solid State Commun. -2004. -N130. -P.809-814.

374. Драгунов В.П., Парлюк A.B. Применение методов дискриминации для идентификации интегральных датчиков // Сборник научных тр. НГТУ. -Новосибирск. 2001. - №3. - С.15-20.

375. Драгунов В.П., Парлюк А.В. Идентификация динамических характеристик датчиков давления с использованием метода максимального правдоподобия // Научный вестник НГТУ. 2001. - №2(11). - С. 43-52.

376. Готра З.Ю. Справочник по технологии микроэлектронных устройств. Львов, Камерян. - 1986. -287 с.

377. Чистяков Ю.Л., Булатов О.С. Локальное травление в процессах изготовления полупроводниковых приборов на арсениде галлия. Обзоры по электронной технике. Сер.2. «Полупроводниковые приборы». - 1980. -Вып.З. -С.49-53.

378. Алексеев К.А. Задача идентификации полных и частичных динамических характеристик высокочастотных пьезоэлектрических датчиков переменных давлений // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, №7.-2000,-С. 58-61.

379. Кобзев Ю.В., Лизин А.И., Ташкинов Г.Д. Исследование динамических и прочностных характеристик кремниевых преобразователей давления // Приборы и системы управления. 1985. - №3. -С.20-21.

380. Гриняев С.Н., Щеголь С.С., Криворотов Н.П. Тензоэлектросопротив-ление эпитаксиальных пленок AlxGajxAs «-типа проводимости // Материалы 7-й Российской конф. «Арсенид галлия (GaAs-99)». Томск, 1999, - С.27-29.

381. Кравченко А.Ф., Овсюк В.Н. Электронные процессы в твердотельных системах пониженной размерности. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. -448 с.

382. Марпл -мл. C.JI. Цифровой спектральный анализ и его приложения. -М.: Мир, 1990.-584 с.

383. Ивченко Г.И. Медведев Ю.И. Математическая статистика. М.: "Высшая Школа", 1984 248 с.

384. Mehra R. К. Optimal inputs for linear system identification // IEEE Transaction on automatic control. -1974. -V.AC-19, N 3. P. 192-200.