автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Релаксация электросопротивления твердотельных датчиков газов под влиянием внешних воздействий

На правах рукописи

РУССКИХ Дмитрий Викторович

РЕЛАКСАЦИЯ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Специальность:05.27.01 - Твердотельная электроника,

радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 ДЕН 2008

Воронеж - 2008

003458229

Работа выполнена в ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет"

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор физико-математических наук, профессор Рембеза Станислав Иванович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических

наук, профессор

Безрядин Николай Николаевич;

доктор технических наук, профессор

Петров Борис Константинович

Ведущая организация: ФГУП "Научно-исследовательский

институт электронной техники", г. Воронеж

Защита состоится 13 января 2009 г. в 14— часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212.037.06 ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет" по адресу 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУВПО "Воронежский государственный технический" университет".

Автореферат разослан 8 декабря 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета /ГТ Горлов М.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В связи с интенсивным ростом промышленного производства и увеличением выбросов в атмосферу опасных для здоровья и жизни человека веществ стало актуальным использование различных систем мониторинга технологических процессов и состояния окружающей среды. В таких системах чаще всего используются относительно дешевые, малогабаритные, но при этом обладающие высокой чувствительностью полупроводниковые датчики газов. Серийно выпускаемые в мире сенсоры получают в основном по керамической и толстопленочной технологии. Главными недостатками таких датчиков являются: дрейф электрических параметров сенсорных слоев при длительном хранении на воздухе, необходимость нагрева до высоких температур порядка 500 РС при определении газовой чувствительности и десорбции газов, что ограничивает их использование для контроля легковоспламеняющихся и взрывоопасных газов, и недостаточная селективность к различным газам.

Некоторые исследователи для решения этих проблем и интенсификации электронно-ионных процессов на поверхности полупроводников пытанись воздействовать на тонкую пленку БпОг ультрафиолетовым (УФ) светом большой интенсивности, и ими были получены многообещающие результаты. Однако они не рассматривали механизмы такого воздействия, не исследовали характер изменения сопротивления при включении и выключении УФ-света и не предприняли попыток для определения температуры максимальной газовой ч>вствительности при одновременном воздействии на образцы УФ-света и газа, а используемые в их исследованиях стационарные источники УФ-света могут применяться только для научных исследований, так как имеют больш>ю мощность и размеры.

Можно с уверенностью сказать, что все известные данные о влиянии света на газочувствительные свойства полупроводников довольно неоднозначны. В одних статьях можно найти эксперименты по снижению температуры максимальной газовой чувствительности, в других - по увеличению величины максимальной газовой чувствительности в результате подсветки УФ-светом, в третьих -рассказывается о том, что и красный, и желтый, и зеленый, и синий свет увеличивает величину максимальной газовой чувствительно-

сти. Поэтому судить о механизмах воздействия света на тонкие пленки металлооксидных полупроводников еще рано.

Таким образом, вопросы исследования и анализа релаксационных процессов, возникающих при воздействии различных внешних условий, таких как температура, свет, наличие газов в атмосфере, в сенсорных слоях микроэлектронных датчиков газов являются актуальными.

Работа выполнялась по плану работ ГБ 2004.34 «Исследование полупроводниковых материалов А^В5, А4В62), приборов и технологии их изготовления» (№ г.р. 0120.0412888) кафедры полупроводниковой электроники и наноэлектроники ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», а также в соответствии с программой региональных грантов РФФИ «Использование нанок-ристаллических многокомпонентных композитов для разработки высокочувствительных датчиков газов» (06-02-96500-р центр офи), «Микроэлектронный датчик и индикатор токсичных и взрывоопасных газов на его основе» (08-02-99005-р_офи).

Цель работы заключалась в установлении характера изменения основных параметров микроэлектронных датчиков газов в результате воздействия температуры, света и газов, а также условий хранения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) исследовать условия термостабилизации электрических параметров микроэлектронных датчиков газов после длительного хранения тестовых структур;

2) исследовать газовую чувствительность микроэлектронных датчиков газов к примесям различных газов в воздухе;

3) установить характер изменения электросопротивления и газочувствительных свойств микроэлектронных датчиков газов под действием УФ-света слабой интенсивности при различных температурах;

4) исследовать влияние условий хранения тестовых структур микроэлектронных датчиков газов на их основные параметры.

Объектами исследований служили два типа тестовых структур микроэлектронных датчиков газов с тонкими пленками диоксида олова, изготовленных методом реактивного магнетронного распыления олова на постоянном токе.

Научная новизна работы

1. Установлено, что термостабилизация электрических параметров тонкопленочных тестовых структур после длительного хранения на воздухе происходит на 1 - 2 порядка быстрее, чем в керамических датчиках зарубежных производителей.

2. Показано существенное влияние влажности на электрические параметры при хранении тестовых структур микроэлектронных датчиков газов на воздухе.

3. Установлен характер изменения электросопротивления сенсорного элемента при воздействии УФ-источника света слабой интенсивности, обусловленный процессами протекания электрического тока через мелкокристаллические структуры.

4. Установлено влияние оптической активации электронно-ионных процессов на параметры газочувствительных свойств поликристаллических пленок БпОг.

Практическая значимость работы

1. Режимы термостабилизации и чувствительности к газам в воздухе тестовых структур микроэлектронных датчиков газов могут использоваться как в стационарных, так и в портативных устройствах индикации и аварийной сигнализации для предупреждения чрезвычайных ситуаций на производстве или в быту.

2. Тестовые структуры микроэлектронных датчиков совместно с УФ-светодиодом могут применяться в экономичных устройствах индикации и сигнализации наличия легковоспламеняющихся и взрывоопасных газов в воздухе.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Сокращение более, чем в 30 раз, времени термостабилизации электрических параметров тонкопленочных датчиков газов после длительного хранения на воздухе по сравнению с датчиками фирмы «Фигаро». Уменьшение степени изменения электросопротивления чувствительных слоев датчиков газов при их хранении в осушенном воздухе.

2. Характер изменения электросопротивления чувствительных элементов на основе пленок БпС^ с 1 % ат. при взаимодействии с газами-восстановителями (С2Н5ОН, СзНьО и др.). Результаты измерений газовой чувствительности к сверхмалым концентрациям (1 ррш) паров этилового и изопропилового спиртов в воздухе.

3. Особенности снижения электросопротивления сенсорных слоев на основе пленок БпОг с 1 % ат. 81 под действием облучения

светодиодом (к - 405 нм, Р = 76 мВт), обусловленные активацией электронно-ионных процессов на поверхности чувствительных элементов тестовых структур.

4. Снижение температуры максимальной газовой чувствительности тестовых структур с чувствительными элементами на основе пленок Sn02 с 1 % ат. Si толщиной 0,25 мкм при воздействии облучения светодиодом с длиной волны 405 нм.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» (Воронеж, 2005 - 2008); Всероссийской научно-практической конференции курсантов, слушателей, студентов, адъюнктов и соискателей «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем» (Воронеж, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь -2005» (Воронеж, 2005); Всероссийском электротехническом конгрессе «ВЭЛК-2005» (Москва, 2005); III и IV Всероссийских конференциях «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж, 2006, 2008); II Международном симпозиуме «Качество, инновации, образование и CALS-технологии» (Египет, Хургада, 2006); VI - VIII Международных научных конференциях «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2006 - 2008); VI Всероссийской школе-конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы)» (Воронеж, 2007); Международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела» (Минск, 2007); International Conference on Nanoscience and Technology (China, Beijing, 2007); I Международной научной конференции «Наноструктурные материалы - 2008» (Минск, 2008); VII научно-технической конференции «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА» (Москва, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликована 21 научная работа, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, подана заявка на патент. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1,9- 10, 12 - 13, 15, 17, 20] исследование фотоэлектриче-

ских свойств нанокомпозитов на основе 8п02 при различных условиях проведения эксперимента, обработка и аппроксимация полученных зависимостей при помощи персонального компьютера (ПК), [2-8, 11, 14, 16, 18 - 19, 21] исследование электрических параметров, термической стабильности и газочувствительных свойств тестовых структур микроэлектронных датчиков газов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 77 наименований. Основная часть работы изложена на 162 страницах, содержит 2 таблицы и 65 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуапьность выбранной темы, определены цели и задачи работы.

В первой главе произведен обзор литературы по теме диссертации. Из анализа данных по строению кристаллической решетки диоксида олова, его атомной структуре, физико-химическим и газочувствительным свойствам установлено, что Бп02 является перспективным материалом для использования в газовой сенсорике. Однако анализ физико-химических свойств, известных на сегодняшний день, показывает, что они являются далеко не полными и не однозначными. Исследователи не могут дать точного ответа разработчикам газовых сенсоров на массу вопросов. Именно поэтому известные на сегодняшний день газовые сенсоры работгют при очень высоких температурах (до 500 °С), что неблагоприятно сказывается на тонких пленках и других элементах сенсоров, значительно сокращая их срок службы и сильно ограничивая области их применения, а подготовка некоторых сенсоров к работе может занимать несколько суток из-за неправильного хранения.

Многие ученые работают над способами снижения рабочей температуры газовых сенсоров, в основном отдавая предпочтение легированию тонких пленок различными химическими элементами, т. е. усложнению технологии производства. Лишь несколько человек из огромной массы научной общественности пробовало снизить температуру максимальной газовой чувствительности различных пленок оптическими методами, так и не выдав убедительных результатов. Именно поэтому в литературном обзоре были рассмотрены известные на сегодняшний день возможные механизмы воздей-

ствия света на электрические свойства полупроводников и некоторые известные способы по применению этих механизмов. Стало ясно лишь то, что проделанные до сегодняшнего дня эксперименты подобного рода являются довольно противоречивыми и необъяс-ненными. Одни ученые говорят о том, что ультрафиолетовый (УФ) свет снижает температуру максимальной газовой чувствительности, другие говорят, что УФ-свет увеличивает величину максимальной газовой чувствительности, третьи вообще говорят, что и красный, и желтый, и зеленый, и синий свет увеличивает величину максимальной газовой чувствительности. И точно можно сказать, что на сегодняшний день известно довольно мало однозначных экспериментов, по которым можно было бы судить о механизмах воздействия света на тонкие пленки металлооксидных полупроводников.

Вторая глава содержит описание объектов исследований и методик эксперимента. Исследования проводились на двух вариантах конструкций тестовых структур микроэлектронных датчиков газов, топология которых приведена на рис. 1.

Тип А Тип В

3 мм

Рис. 1. Топология тестовых структур датчиков газов: тип А с раздельными нагревателями (кристалл 3*2 мм2); тип В с одним нагревателем (кристалл 1*1 мм2); 1 - платиновый меандр нагревателя; 2 - встречно -штыревые электроды сенсорного элемента; 3 - газочувствительная пленка БпСЬ; 4 - контактные площадки

Толщина газочувствительной пленки 8п02 тестовых структур типа А - 1 мкм, а типа В - 0,25 мкм. Зазор между токосъемными кон-

тактами датчиков 10 мкм). Размер контактных площадок (150 * 150 мкм) оптимизирован для разварки внешних выводов проволокой диаметром 35 мкм. Функции нагревательного элемента и измерителя температуры выполняют тонкопленочные резисторы.

Отжиг тестовых структур датчиков газов проводится при температуре, соответствующей рабочим режимам датчика 350 - 400 °С под колпаком на воздухе. Для этого на нагревательный элемент, в зависимости от его сопротивления, подавалось напряжение 5 - 15 В для датчиков типа А, и 5 - 7,5 В для датчиков типа В. В процессе отжига контролировалось сопротивление чувствительных элементов датчиков. Критерием окончания процесса является стабилизация, т. е. постоянство величины сопротивления чувствительных элементов.

Так же, как и в случае отжига, исследования газовой ч>встви-тельности производились под герметичным колпаком. Суть эксперимента заключалась в следующем: измерение сопротивления чувствительных элементов датчика, а в случае конструкции типа А еще и сопротивления одного из нагревателей, на воздухе при определенных значениях токов и напряжений, подаваемых на нагреватель; прекращение подачи напряжения и остывание кристалла датчика; запуск под колпак необходимой концентрации исследуемого газа; измерение сопротивления чувствительных элементов датчика, а в случае конструкции типа А еще и сопротивления одного из нагревателей, в исследуемом газе с заданной концентрацией при тех же значениях токов и напряжений, что и на воздухе; определение величины газовой чувствительности сенсора при определенной концентрации газа.

Для выявления возможных механизмов воздействия света на электрические свойства кристаллов БпОг проводились следующие эксперименты: сравнение характера изменения электросопротивления чувствительных элементов тестовых структур микроэлектронных датчиков газов под действием света до термостабилизации сенсорных слоев и после нее; выявление характера изменения электросопротивления чувствительных элементов тестовых структур микроэлектронных датчиков газов под действием света разной интенсивности; исследование газовой чувствительности тестовых структур микроэлектронных датчиков газов под действием света.

С целью уменьшения степени деградации параметров датчиков и уменьшения времени стабилизационного отжига исследовались различные условия хранения тестовых структур микроэлек-

тронных датчиков газов. Часть датчиков была помещена в закрытые сосуды объемом 0,55 л с активированным углем для абсорбции посторонних газов из воздуха и силикогелем для абсорбции влаги. Остальные датчики хранились в обычных условиях на воздухе.

В третьей главе представлены характер изменения сопротивления чувствительных элементов в процессе отжига после длительного хранения на воздухе, влияние условий длительного хранения чувствительных элементов на их параметры, а также экспериментальные данные о газовой чувствительности тестовых структур с нанокристаллической сенсорной пленкой к различным газам, в том числе к сверхмалым концентрациям паров этилового (1 ррш) и изо-пропилового (10 ррш) спиртов в воздухе.

Первый раздел посвящен исследованию условий термостабилизации электрических параметров микроэлектронных датчиков газов на различных конструкциях тестовых структур. Получены зависимости изменения электросопротивления со временем при температурах отжига, которые составляли 350 °С для тестовых структур типа А, и 400 °С для тестовых структур типа В. На всех полученных графиках термостабилизации чувствительных элементов можно выделить два участка: резкий спад и резкий рост с участком стабилизации (рис. 2). Время десорбционного и стабилизирующего отжига для тестовых структур с тонкопленочными сенсорными слоями на основе Sn02 имеющих любую конструкцию, сопротивление чувствительного слоя более 1,5 кОм и хранившихся на воздухе более 150 дней, составляет около пяти часов, а для низкоомных тестовых структур типа В - не более двух часов. Время десорбционного и стабилизирующего отжига тестовых структур типа А, сопротивление чувствительного слоя которых более 1,5 кОм, хранившихся на воздухе не более суток, составляет около двух часов, низкоомных структур типа А - около 25 минут, а типа В около полутора часов.

Во втором разделе исследовалась газовая чувствительность тестовых структур микроэлектронных датчиков газов типа А и В к парам этилового спирта в воздухе. Установлено, что максимальная газовая чувствительность к парам этилового спирта в воздухе тестовых структур типа А наблюдается в интервале температур 330 - 340 °С, а типа В - в интервале температур 380 - 400 °С. Определен характер зависимостей максимальной газовой чувствительности от концентрации паров этилового спирта в воздухе для тестовых структур типа А в интервале от 200 до 2000 ррт и для тестовых структур типа

, В в интервале от 1 до 1000 рргп (рис. 3). Установлено, что тестовые I структуры датчиков газов типа В обладают большей чувствительностью к этиловому спирту, чем тестовые структуры типа А, и способны определять его наличие в воздухе даже при концентрации 1 ррш.

11

2

60 80 100 I, мин.

120

140

1Ь0

180

Рис. 2. Типичные зависимости изменения электросопротивления тестовых структур типа В со временем при термостабилизации после хранения на воздухе не более суток: 1 - первого чувствительного элемента; 2 -второго чувствительного элемента

Рис. 3. Зависимость газовой чувствительности тестовых структур типа В от концентрации паров этилового спирта в воздухе

В третьем разделе представлены экспериментальные данные по газовой чувствительности тестовых структур типа В к парам ацетона в воздухе. Установлено, что максимальная газовая чувствительность к парам ацетона в воздухе наблюдается при температуре 400 °С. Определен характер зависимости максимальной газовой чувствительности от концентрации паров ацетона в воздухе в интервале от 350 до 5000 ррш.

Четвертый раздел посвящен исследованию газовой чувствительности тестовых структур типа В к парам изопропилового спирта в воздухе. Установлено, что максимальная газовая чувствительность к парам изопропилового спирта в воздухе наблюдается в интервале температур 160 - 170 °С. Определен характер зависимости максимальной газовой чувствительности от концентрации паров изопропилового спирта в воздухе в интервале от 1 до 1000 ррш.

В пятом разделе был исследован отклик тестовых структур микроэлектронных датчиков газов типа А к проточному водороду. Установлено, что температура максимального отклика к водороду около 40 °С и датчики могут быть использованы для контроля утечек водорода.

Шестой раздел посвящен исследованию условий хранения тестовых структур микроэлектронных датчиков газов с целью сохранения первонач&чьных параметров. Установлено, что при длительном хранении тестовых структур сопротивление чувствительных элементов претерпевает наименьшие изменения в осушенной атмосфере воздуха.

В четвертой главе приведены экспериментальные данные о влиянии облучения светодиодом Ь5013УС с длиной волны 405 нм и мощностью 76 мВт на процессы длительной релаксации сопротивления чувствительного элемента и модели основных физических процессов в пленке 5п02, обусловливающих характер релаксаций, а также влияние оптической активации поверхностных состояний тонких пленок на параметры газочувствительных свойств поликристаллических пленок 8п02.

В первом разделе рассматриваются процессы релаксации оптически стимулированного электросопротивления микроэлектронных датчиков газов. Представлен типичный характер изменения сопротивления пленки ЭпОз в результате освещения тестовой структуры (рис. 4) и после него после длительного хранения на воздухе и без стабилизирующего десорбционного отжига перед эксперимен-

'том. Графики аппроксимированы в программе Ма^СаЙ тремя экспонентами. На основании полученных результатов выдвинуты предположения, что первая экспонента описывает электронные эффекты в объеме БпСЬ, вторая - ионные процессы на поверхности, а третья экспонента - дрейфовые процессы носителей заряда в поликристаллической структуре пленки.

1,05 т

0,95 -

гч с Э2 0,85 -

£ 0,75 -

0.65 -

э£ 0,55

0,45 -

0.35 -

V 1"»

Пчг'гЛ АУЛЦ| > Рнцур •г1

г " ТГГ' гКя

/4

у

О 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

с.

Рис. 4. Типичные изменения относительного сопротивления чувствительных элементов тестовых структур типа В в зависимости от времени в результате освещения светодиодом в момент времени I = 120 с: 1,2- экспериментальные зависимости для первого и второго чувствительных элементов соответственно; 3,4- расчетные зависимости для первого и второго чувствительных элементов соответственно

Во втором разделе исследовалось влияние термостабилизации на релаксацию оптически стимулированного электросопротивления чувствительных элементов микроэлектронных датчиков газов. Установлено, что отжиг ускоряет релаксационные процессы при включенном свете и замедляет при выключенном свете, не оказывая при этом влияния на параметры первой экспоненты и при включенном свете, и при выключении света. Значительное воздействие отжиг оказывает на параметры второй экспоненты и при включении, и при выключении света. Параметры третьей экспоненты с отжигом не изменяются. Полученные экспериментальные результаты подтвер-

ждают предположения о процессах описываемых экспонентами, выдвинутые в первом разделе.

В третьем разделе для подтверждения физической природы процессов, описываемых первой экспонентой, исследовалась зависимость параметров кинетических процессов от интенсивности светового потока. Установлено, что увеличение расстояния от свето-диода до сенсорного слоя при комнатной температуре приводит к уменьшению отклика тестовой структуры - изменению величины электросопротивления - за счет уменьшения интенсивности облучения. При этом изменяются только механизмы релаксационных процессов, связанных с поверхностными состояниями, характеристические времена релаксации второй экспоненты увеличиваются с увеличением расстояния до светодиода.

В четвертом разделе представлены экспериментальные данные о влиянии температуры на релаксацию оптически стимулированного электросопротивления чувствительных элементов микроэлектронных датчиков газов. Установлено, что при увеличении температуры тестовой структуры от 20 - 150 °С величина изменения сопротивления увеличивается-из-за тепловой генерации носителей заряда с примесных уровней, при этом характеристические времена релаксации второй экспоненты увеличиваются. При 200 °С концентрация термостимулированных носителей заряда превышает световую генерацию и влияние подсветки уменьшается, характеристическое время релаксации второй экспоненты резко уменьшается.

Пятый раздел посвящен исследованиям газовой чувствительности оптически стимулированных сенсорных слоев датчиков газов типа В к парам этилового спирта и ацетона в воздухе. Установлено, что оптическая активация поверхностных состояний в пленке SnC>2 снижает температуру максимальной газовой чувствительности к этиловому спирту до 100 °С и к ацетону до 50 °С. Значительные изменения при этом претерпевают релаксационные параметры, связанные с электронно-ионными взаимодействиями на поверхности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Установлено, что время десорбционного и стабилизирующего отжига зависит от длительности хранения тестовых структур на воздухе и от начального сопротивления чувствительных элементов. Время десорбционного и стабилизирующего отжига для тесто-

'вых структур с тонкопленочными сенсорными слоями на основе ! Sn02, хранившихся на воздухе более 150 дней, составляет от двух до пяти часов. При длительном хранении тестовых структур сопротивление чувствительных элементов претерпевает наименьшие изменения в осушенной атмосфере воздуха.

2. Исследована газовая чувствительность тестовых структур датчиков газов к парам этанола, ацетона и изопропилового спирта в воздухе. Определен характер зависимостей максимальной газовой чувствительности от концентрации газов в воздухе. Установлено, что тестовые структуры датчиков газов с толщиной газочувствительной пленки 0,25 мкм обладают гораздо большей чувствительностью к этиловому спирту, чем тестовые структуры с толщиной газочувствительной пленки 1 мкм и способны определять его наличие в воздухе даже при концентрации 1 ррт.

3. Исследован отклик тестовых структур микроэлектронных датчиков газов типа А к проточному водороду. Установлено, что температура максимального отклика к водороду около 40 °С и датчик может быть использован для контроля утечек водорода.

4. Облучение тестовых структур светом с длиной волны 405 нм приводит к уменьшению электросопротивления чувствительных элементов, которое может быть описано тремя экспонентами, отражающими различные электронно-ионные процессы. Термостабилизация тестовых структур микроэлектронных датчиков газов ускоряет релаксационные процессы при включенном свете и замедляет при выключенном свете. Отжиг не оказывает влияния на параметры первой экспоненты и при включенном свете, и при выключении света. Значительное воздействие отжиг оказывает на параметры второй экспоненты и при включении, и при выключении света. Параметры третьей экспоненты с отжигом не изменяются.

5. Оптическая активация электронно-ионных процессов в пленке Sn02 снижает температуру максимальной газовой чувствительности к этиловому спирту до 100 °С и к ацетону до 50 °С.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Рембеза С.И. Изменение электросопротивления тонких пленок Sn02 под действием оптического возбуждения / С.И. Рембеза,

Д.В. Русских // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Т. 2. № 11. С. 73 - 77.

2. Высокочувствительный полупроводниковый датчик газовых сред / Д.В. Русских, С.И. Рембеза, С.Ю. Жиронкин, Д.Ю. Куликов,

B.А. Буслов // Датчики и системы. 2008. № 8. С. 14 - 16.

Статьи и материалы конференций

3. Рембеза С.И. Термостабилизация микроэлектронных датчиков газов / С.И. Рембеза, Д.В. Русских // Твердотельная электроника и микроэлектроника: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. С. 125 - 128.

4. Исследование свойств конструктивных элементов датчиков газов / Д.А. Кравцов, Д.Ю. Куликов, Д.Б. Просвирин, Д.В. Русских,

C.И. Рембеза // Охрана, безопасность и связь: труды Всерос. науч.-практ. конф. Воронеж, 2005. С. 26.

5. Газовая чувствительность микроэлектронных датчиков газов / Д.А. Кравцов, Д.Ю. Куликов, Д.Б. Просвирин, Д.В. Русских, С.И. Рембеза // Охрана, безопасность и связь: труды Всерос. науч.-практ. конф. Воронеж, 2005. С. 27.

6. Пантелеев В.И. Исследование чувствительности микроэлектронных датчиков газов к водороду / В.И. Пантелеев, Д.В. Русских // Вестник научно-исследовательской работы студентов физико-технического факультета: сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. С. 9 - 16.

7. Газочувствительные нанокомпозиты для применения в водородной энергетике / С.И. Рембеза, Т.В. Свистова, Е.С. Рембеза, H.H. Дырда, Д.В. Русских // ВЭЛК - 2005: материалы Всерос. электротехнического конгресса. М., 2005. С. 191 - 192.

8. Рембеза С.И. Газовая чувствительность тестовых структур микроэлектронных датчиков газов / С.И. Рембеза, Д.В. Русских, Д.Ю. Куликов // Химия твердого тела и современные микро- и нано-технологии: материалы VI Междунар. науч. конф. Кисловодск, 2006. С. 134- 136.

9. Русских Д.В. Изменение электросопротивления чувствительного слоя тестовых структур датчиков газов на основе Sn02 под действием оптического возбуждения на воздухе и в спирте (С2Н5ОН) / Д.В. Русских, С.И. Рембеза // Сборник трудов победителей конкурса на лучшую научную работу студентов и аспирантов ВГТУ. - Воронеж: ВГТУ, 2007. С. 123 - 124.

* 10. Зависимость оптических и электрофизических свойств 1ТО ! структур от мощности на катоде / С.И. Рембеза, П.Е. Воронов, А Н. Залозный, Д.В. Русских, Е.А. Тарасова // Твердотельная электроника и микроэлектроника: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007. С. 33 -37.

11. Рембеза С.И. Микроэлектронные датчики газов / С.И. Рембеза, Д.В. Русских, Д.Ю. Куликов // Твердотельная электроника и микроэлектроника: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007. С. 143 - 145.

12. Русских Д.В. Эффект изменения электрических свойств нанокристаллических пленок SnO;(Si) при подсветке светодиодом L5013VC / Д.В. Русских, С И. Рембеза // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы): материалы VI Всерос. школы-конф. Воронеж: Научная книга, 2007. С. 176 - 179.

13. Русских Д.В. Влияние оптического возбуждения на изменение электросопротивления чувствительного слоя тестовых структур датчиков газов на основе Sn02 / Д.В. Русских, Д.Ю. Куликов, С.Ю. Жиронкин // Химия твердого тела и современные микро- и на-нотехнологии: материалы VII Междунар. науч. конф. Кисловодск, 2007. С. 273 -275.

14. Gas sensitive properties of nanocomposites Sn-Si-O and Sn-Mn-0 / S. Rembeza, E. Rembeza, N. Dyrda, T. Svistova, D. Russkih // ChinaNANO 2007: materials of Internat, conf. on nano.science and technology. Beijing, 2007. P. 200.

15. Рембеза С.И. Влияние оптического возбуждения на электросопротивление газочувствительных пленок Sn02 / С.И. Рембеза, Д.В. Русских И Качество, инновации, образование и CALS - технологии: материалы II Междунар. симпозиума. Хургада, 2006. С. 193 -196.

16. Влияние состава нанокомпозитов на основе Sn02 на их структуру и газочувствительные свойства / В.А. Буслов, Б.Л. Агапов, С.И. Рембеза, Д.В. Русских // Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА: материалы VII науч.-техн. конф. М„ 2008. С. 176- 177.

17. Электрические и фотоэлектрические свойства нанокомпозитов на основе Sn02 / В.А. Буслов, С.И. Рембеза, Д.В. Русских, Д.Ю. Куликов // Твердотельная электроника. Сложные функцио-

нальные блоки РЭА: материалы VII науч.-техн. конф. М. 2008. С. 176- 177.

18. Полупроводниковые чувствительные элементы для датчиков газов и систем сигнализации / В.А. Буслов, В.А. Кожевников, Д.Ю. Куликов, С.И. Рембеза, Д.В. Русских // Современная электроника. 2008. № 7. С. 22 - 27.

19. Нанокристаллические плёнки для микроэлектронных датчиков газов / С.И. Рембеза, В.А. Буслов, Д.Ю. Куликов, Д.В. Русских // Наноструктурные материалы - 2008: материалы I Междунар. науч. конф. Минск, 2008. С. 561 - 562.

20. Русских Д.В. Влияние оптического возбуждения на газовую чувствительность тестовых структур датчиков газов на основе Sn02 к парам ацетона / Д.В. Русских, С.И. Рембеза, Д.Ю. Куликов // Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии: материалы VIII Междунар. науч. конф. Кисловодск, 2008. С. 386 - 388.

21. Газовая чувствительность тестовых структур сенсоров к малым концентрациям опасных газов / Д.В. Русских, С.И. Рембеза, А.Ю. Химаныч, В.А. Буслов // Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах: материалы IV Всерос. конф. Воронеж, 2008. Т. 1. С. 480 - 482.

Патент на изобретение

22. Подана заявка на патент Российской Федерации, МПК6 G 01 N 27/12. Способ улучшения параметров датчика газов / С.И. Рембеза, Д.В. Русских, Е.С. Рембеза - № 2008104781 от 07.02.2008. - 6 е.: ил.

Подписано в печать 05.12.2008. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 90 экз. Заказ

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АТОМНАЯ СТРУКТУРА, СТРОЕНИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИОКСИДА ОЛОВА

1.1. Атомная структура и строение кристаллической решетки 8п02.

1.2. Физико-химические свойства диоксида олова.

1.3. Газочувствительные свойства тонких пленок диоксида олова.

1.4. Теория протекания и электропроводность сильно неоднородных сред

1.5. Возможные механизмы воздействия света на электрофизические свойства полупроводников.

1.6. Влияние подсветки на газочувствительные свойства полупроводников.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ НА РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ТЕСТОВЫХ СТРУКТУР

2.1. Конструкция и технологический маршрут изготовления тестовых структур микроэлектронных датчиков газов.

2.2. Методика исследования условий термостабилизации электрических параметров микроэлектронных датчиков газов на различных конструкциях тестовых структур.

2.3. Методика исследования газовой чувствительности микроэлектронных датчиков газов на различных конструкциях тестовых структур к различным газам на воздухе.

2.4. Методика исследования свойств тестовых структур микроэлектронных датчиков газов при воздействии подсветки при различных температурах.

ГЛАВА 3. ТЕРМОСТАБИЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ И ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ

3.1. Термостабилизация электрических параметров тестовых структур после длительного хранения на воздухе.

3.2. Газовая чувствительность микроэлектронных датчиков газов к парам этилового спирта в воздухе.

3.3. Газовая чувствительность микроэлектронных датчиков газов к парам ацетона в воздухе.

3.4. Газовая чувствительность микроэлектронных датчиков газов к парам изопропилового спирта в воздухе.

3.5. Отклик микроэлектронных датчиков газов к водороду.

3.6. Исследование условий хранения тестовых структур микроэлектронных датчиков газов.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. РЕЛАКСАЦИЯ ОПТИЧЕСКИ СТИМУЛИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ДАТЧИКОВ ГАЗОВ

4.1. Релаксация оптически стимулированного электросопротивления микроэлектронных датчиков газов.

4.2. Влияние термостабилизации на релаксацию оптически стимулированного электросопротивления чувствительных элементов микроэлектронных датчиков газов.

4.3. Влияние интенсивности облучения на релаксацию электросопротивления чувствительных элементов микроэлектронных датчиков газов.

4.4. Влияние температуры на релаксацию оптически стимулированного электросопротивления чувствительных элементов микроэлектронных датчиков газов.

4.5. Газовая чувствительность оптически стимулированных сенсорных слоев датчиков газов типа В к парам этилового спирта в и ацетона воздухе.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Актуальность темы

В связи с интенсивным ростом промышленного производства и увеличением выбросов в атмосферу опасных для здоровья и жизни человека веществ стало актуальным использование различных систем мониторинга технологических процессов и состояния окружающей среды. В таких системах чаще всего используются относительно дешевые, малогабаритные, но при этом обладающие высокой чувствительностью полупроводниковые датчики газов [1]. В связи с этим ведущие мировые производители (Rilken Keiki, Nippon Monitors, Figaro, Taguchi и др.) вот уже несколько десятилетий занимаются исследованиями, разработкой и производством сенсоров такого типа. Серийно выпускаемые в мире сенсоры получают в основном по керамической и толстопленочной технологии. Главными недостатками таких датчиков являются: дрейф электрических параметров сенсорных слоев при длительном хранении на воздухе, необходимость нагрева до высоких температур порядка 500 °С при определении газовой чувствительности и десорбции газов, что ограничивает их использование для контроля легковоспламеняющихся и взрывоопасных газов, и недостаточная селективность к различным газам. Например, температура максимальной газовой чувствительности к этанолу и ацетону для различных датчиков на основе SnC>2 лежит в пределах 330 - 400 °С [2]. Для снижения температуры максимальной газовой чувствительности можно легировать плёнку SnC>2 примесями химических элементов редких земель или благородных металлов [3], но это усложняет технологический процесс и увеличивает стоимость таких датчиков.

Некоторые исследователи для решения этих проблем и интенсификации электронно-ионных процессов на поверхности полупроводников пытались воздействовать на тонкую пленку SnC>2 ультрафиолетовым (УФ) светом большой интенсивности, и ими были получены многообещающие результаты [4]. Однако они не рассматривали механизмы такого воздействия, не исследовали характер изменения сопротивления при включении и выключении УФ-света и не предприняли попыток для определения температуры максимальной газовой чувствительности при одновременном воздействии на образцы УФ-света и газа, а используемые в их исследованиях стационарные источники УФ-света могут применяться только для научных исследований, так как имеют большую мощность и размеры.

Можно с уверенностью сказать, что все известные данные о влиянии света на газочувствительные свойства полупроводников довольно неоднозначны. В одних статьях можно найти эксперименты по снижению температуры максимальной газовой чувствительности [5-6], в других - по увеличению величины максимальной газовой чувствительности в результате подсветки УФ-светом [4], в третьих - рассказывается о том, что и красный, и желтый, и зеленый, и синий свет увеличивает величину максимальной газовой чувствительности [7]. Поэтому судить о механизмах воздействия света на тонкие пленки металлооксидных полупроводников еще рано.

Таким образом, вопросы исследования и анализа релаксационных процессов, возникающих при воздействии различных внешних условий, таких как температура, свет, наличие газов в атмосфере, в сенсорных слоях микроэлектронных датчиков газов являются актуальными.

Работа выполнялась по плану работ ГБ 2004.34 «Исследование полупроводниковых материалов (81, А3В5, А4В6), приборов и технологии их изготовления» (№ г.р. 0120.0412888) кафедры полупроводниковой электроники и наноэлектроники ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», а также в соответствии с программой региональных грантов РФФИ «Использование нанокристаллических многокомпонентных композитов для разработки высокочувствительных датчиков газов» (06-02-96500-рцентрофи), «Микроэлектронный датчик и индикатор токсичных и взрывоопасных газов на его основе» (08-02-99005-рофи).

Цель работы заключалась в установлении характера изменения основных параметров микроэлектронных датчиков газов в результате воздействия температуры, света и газов, а также условий хранения.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) исследовать условия термостабилизации электрических параметров микроэлектронных датчиков газов после длительного хранения тестовых структур;

2) исследовать газовую чувствительность микроэлектронных датчиков газов к примесям различных газов в воздухе;

3) установить характер изменения электросопротивления и газочувствительных свойств микроэлектронных датчиков газов под действием УФ-света слабой интенсивности при различных температурах;

4) исследовать влияние условий хранения тестовых структур микроэлектронных датчиков газов на их основные параметры.

Объектами исследований служили два типа тестовых структур микроэлектронных датчиков газов с тонкими пленками диоксида олова, изготовленных методом реактивного магнетронного распыления олова на постоянном токе.

Научная новизна работы

1. Установлено, что термостабилизация электрических параметров тонкопленочных тестовых структур после длительного хранения на воздухе происходит на 1 - 2 порядка быстрее, чем в керамических датчиках зарубежных производителей.

2. Показано существенное влияние влажности на электрические параметры при хранении тестовых структур микроэлектронных датчиков газов на воздухе.

3. Установлен характер изменения электросопротивления сенсорного элемента при воздействии УФ источника света слабой интенсивности, обусловленный процессами протекания электрического тока через мелкокристаллические структуры.

4. Установлено влияние оптической активации электронно-ионных процессов на параметры газочувствительных свойств поликристаллических пленок БпОг.

Практическая значимость работы

1. Режимы термостабилизации и чувствительности к газам в воздухе тестовых структур микроэлектронных датчиков газов могут использоваться как в стационарных, так и в портативных устройствах индикации и аварийной сигнализации для предупреждения чрезвычайных ситуаций на производстве или в быту.

2. Тестовые структуры микроэлектронных датчиков совместно с УФ-светодиодом могут применяться в экономичных устройствах индикации и сигнализации наличия легковоспламеняющихся и взрывоопасных газов в воздухе.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1. Сокращение более, чем в 30 раз, времени термостабилизации электрических параметров тонкопленочных датчиков газов после длительного хранения на воздухе по сравнению с датчиками фирмы «Фигаро». Уменьшение степени изменения электросопротивления чувствительных слоев датчиков газов при их хранении в осушенном воздухе.

2. Характер изменения электросопротивления чувствительных элементов на основе пленок БпОг с 1 % ат. 81 при взаимодействии с газами-восстановителями (С2Н5ОН, СзН60 и др.). Результаты измерений газовой чувствительности к сверхмалым концентрациям (1 ррт) паров этилового и изопропилового спиртов в воздухе.

3. Особенности снижения электросопротивления сенсорных слоев на основе пленок S11O2 с 1 % ат. Si под действием облучения светодиодом (X = 405 нм, Р = 76 мВт), обусловленные активацией электронно-ионных процессов на поверхности чувствительных элементов тестовых структур.

4. Снижение температуры максимальной газовой чувствительности тестовых структур с чувствительными элементами на основе пленок S11O2 с 1 % ат. Si толщиной 0,25 мкм при воздействии облучения светодиодом с длиной волны 405 нм.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов ГОУВПО «Воронежский государственный технический унивеситет» (Воронеж, 2005 - 2008); Всероссийской научно-практической конференции курсантов, слушателей, студентов, адъюнктов и соискателей «Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенных телекоммуникационных систем» (Воронеж, 2005); Всероссийской научно-практической конференции «Охрана, безопасность и связь - 2005» (Воронеж, 2005); Всероссийском электротехническом конгрессе «ВЭЛК-2005» (Москва, 2005); III и IV Всероссийских конференциях «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж, 2006, 2008); II Международном симпозиуме «Качество, инновации, образование и CALS-технологии» (Египет, Хургада, 2006); VI - VIII Международных научных конференциях «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии» (Кисловодск, 2006 -2008); VI Всероссийской школе-конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия нано-систем и материалы)» (Воронеж, 2007); Международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела» (Минск, 2007); International Conference on Nanoscience and Technology (China, Beijing, 2007); I Международной научной конференции «Наноструктурные материалы - 2008» (Минск, 2008); VII научно-технической конференции «Твердотельная электроника. Сложные функциональные блоки РЭА» (Москва, 2008).

Публикации

По материалам диссертации опубликована 21 научная работа, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, подана заявка на патент. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: [1, 9 - 10, 12 - 13, 15, 17, 20] исследование фотоэлектрических свойств нанокомпозитов на основе БпОг при различных условиях проведения эксперимента, обработка и аппроксимация полученных зависимостей при помощи персонального компьютера (ПК), [2 - 8, 11, 14, 16, 18 - 19, 21] исследование электрических параметров, термической стабильности и газочувствительных свойств тестовых структур микроэлектронных датчиков газов.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы из 77 наименований. Основная часть работы изложена на 162 страницах, содержит 2 таблицы и 65 рисунков.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Установлено, что время десорбционного и стабилизирующего отжига зависит от длительности хранения тестовых структур на воздухе и от начального сопротивления чувствительных элементов. Время десорбционного и стабилизирующего отжига для тестовых структур с тонкопленочными сенсорными слоями на основе ЗпОг, хранившихся на воздухе более 150 дней, составляет от двух до пяти часов. При длительном хранении тестовых структур сопротивление чувствительных элементов претерпевает наименьшие изменения в осушенной атмосфере воздуха.

2. Исследована газовая чувствительность тестовых структур датчиков газов к парам этанола, ацетона и изопропилового спирта в воздухе. Определен характер зависимостей максимальной газовой чувствительности от концентрации газов в воздухе. Установлено, что тестовые структуры датчиков газов с толщиной газочувствительной пленки 0,25 мкм обладают гораздо большей чувствительностью к этиловому спирту, чем тестовые структуры с толщиной газочувствительной пленки 1 мкм и способны определять его наличие в воздухе даже при концентрации 1 ррш.

3. Исследован отклик тестовых структур микроэлектронных датчиков газов типа А к проточному водороду. Установлено, что температура максимального отклика к водороду около 40 °С и датчик может быть использован для контроля утечек водорода.

4. Облучение тестовых структур светом с длиной волны 405 нм приводит к уменьшению электросопротивления чувствительных элементов, которое может быть описано тремя экспонентами, отражающими различные электронно-ионные процессы. Термостабилизация тестовых структур микроэлектронных датчиков газов ускоряет релаксационные процессы при включенном свете и замедляет при выключенном свете. Отжиг не оказывает влияния на параметры первой экспоненты и при включенном свете, и при выключении света. Значительное воздействие отжиг оказывает на параметры второй экспоненты и при включении, и при выключении света. Параметры третьей экспоненты с отжигом не изменяются.

5. Оптическая активация электронно-ионных процессов в пленке БпОг снижает температуру максимальной газовой чувствительности к этиловому спирту до 100 °С и к ацетону до 50 °С.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю, Заслуженному деятелю науки, доктору физико-математических наук, профессору С.И. Рембезе, а также кандидату физико-математических наук В.А. Бу-слову и кандидату технических наук Д.Ю. Куликову за помощь в изготовлении тестовых структур микроэлектронных датчиков газов и участие в совместном обсуждении, полученных результатов.

1. Виглеб Г. Датчики: устрйство и применение / Г. Виглеб. М.: Мир, 1989. 196 с.

2. Figaro: датчики газов. М.: Издательский дом «Додэка XXI», 2002.64 с.

3. Goyat D. Effect of dopant incorporation on structural and electrical properties of sprayed Sn02: Sb films / D. Goyat, C. Agashe, B. Marather // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73. No 11. P. 7520-7523.

4. Comini E. UV light activations of tin oxide thin films for NO2 sensing at low temperature / E. Comini, G. Faglia, G. Sberveglieri // Sensors and Actuators В Chemical. 2001. Vol. 78. P. 73 77.

5. Light enhanced gas sensing properties of indium oxide and tin oxide sensors / E. Comini, A. Cristalli, G. Faglia, G. Sberveglieri // Sensors and Actuators В Chemical. 2000. Vol. 65. P. 260 263.

6. Рембеза С.И. Влияние оптического возбуждения на электрические свойства пленок Sn02 / С.И. Рембеза, С.А. Сушков, A.M. Кошелев // Твердотельная электроника и микроэлектроника: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2003. Вып. 3. С. 47 52.

7. Самсонов Г.В. Физико-химические свойства окислов. Справочник / Г.В. Самсонов и др. М.Металлургия, 1978. 390 с.

8. Соболев В.В. Собственные энергетические уровни соединений группы AIVBVI / В.В. Соболев. Кишинев: ШТИИНЦА, 1981. 284 с.

9. Лазарев В.Б. Химические и физические свойства простых оксидов металлов / В.Б. Лазарев, В.В. Соболев, И.С. Шаплыгин. М.: Наука, 1983. 239 с.

10. Самсонов Г.В. Физико-химические свойства окислов. Справочник / Г.В. Самсонов и др. М.:Металлургия, 1969. 456 с.

11. Смирнов В.П. Зоны Си20/ В.П. Смирнов // Вестник Ленинградского государственного университета. 1965. Т. 22. № 1. С. 7 13.

12. Adler D. The properties of oxides / D. Adler // Solid State Phys. 1968. Vol. 21. P. 1-79.

13. Dahl J.P. Energy bands of Cu20 / J.P. Dahl, A.C. Switendick // J. Phys. Chem. Solids. 1966. Vol. 27. No. 6. P. 931 942.

14. Bloch P.D. Exciton spectra of Cu20 / P.D. Bloch, C. Schwab // Phys. Rev. Lett. 1978. Vol. 41. No. 5. P. 514-516.

15. Рогинский С.З. Адсорбция и катализ на неоднородных поверхностях / С.З. Рогинский. М.: АН СССР, 1948. 278 с.

16. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности / К. Хауф-фе. М.: Иностранная литература, 1963. 456 с.

17. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках / В.Ф. Киселев. М.: Наука, 1970. 399 с.

18. Волькенштейн Ф.Ф. Физико-химия поверхности полупроводников / Ф.Ф. Волькенштейн. М.: Наука, 1973. 400 с.

19. Бонч-Бруевич В.Л. Физика полупроводников / В.Л. Бонч-Бруевич, С .Г. Калашников. М.: Наука, 1977. 528 с.

20. Yamazoe N. Interaction of tin oxide surface with 02, H20 and H2 / N. Yamazoe, J. Fuchigami, M. Kishikawa, T. Seiyama // Surface Sci. 1979. Vol. 86. P. 335 344.

21. Моррисон C.P. Химическая физика поверхности твердого тела / С.Р. Моррисон. М.: Мир, 1982. 583 с.

22. Гутман Э.Е. Влияние адсорбции свободных атомов и радикалов на электрофизические свойства полупроводниковых окислов металлов / Э.Е. Гутман // Журн. физ. химии. 1984. Т. LVIII. Вып.4. С. 801 821.

23. Chang S.C. Sensing mechanism of thin film tin oxide / S.C. Chang // Proc. 1st Meet. Chemical Sensors. Fukuoka, 1983. P.78 83.

24. Волькенштейн Ф.Ф. Электронные процессы на поверхности полупроводников при хемосорбции / Ф.Ф. Волькенштейн. М.: Наука, 1987. 432 с.

25. Kohl D. Surface processes in the detection of reducing gases with Sn02 based devices / D. Kohl // Sensor and Actuators В Chemical. 1989. Vol. 18. P. 71-114.

26. Полупроводниковые сенсоры в физико-химических исследованиях / И. А. Мясников, В Л. Сухарев, Л.Ю. Куприянов, С. А. Завьялов. М.: Наука, 1991.327 с.

27. Сухарев В.Я. Теоретические основы метода полупроводниковых сенсоров в анализе активных газов / В.Я. Сухарев, И.А. Мясников // Журн. физ. химии. 1986. Т. LX. Вып.10. С. 2385 2401.

28. Hubner H.R. Gas sensors based on metal oxide semiconductors / H.R. Hubner, E. Obermeier // Sensor and Actuators В Chemical. 1989. Vol. 17. P. 351 380.

29. Полупроводниковые датчики на основе металлооксидных полупроводников / А.И. Бутурлин, Г.А. Габузян, Н.А. Голованов, И.В. Бараненков, А.В. Евдокимов, М.Н. Муршудли, В.Г. Фадин, Ю.Д. Чистяков // Зарубежная электронная техника. 1983. № 10. С. 3 38.

30. Шкловский Б.И. Электронные свойства легированных полупроводников / Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос. М.: Наука, 1979. 416 с.

31. Kirkpatrick S. Classical transport in disordered media: scaling and effective-medium theories / S. Kirkpatrick// Phys. Rev. Lett. 1971. V. 27. P. 1722.

32. Ambegaorar V. Hopping conductivity in disordered systems / V. Am-begaorar, B.I. Haiperin, J.S. Langer // Phys. Rev. 1971. V. B4. P. 2612.

33. Pollar M. A percolation treatment of d.c. hopping conduction / M. Pollar //J. Non-Cryst. Solids. 1972. V. 11. P. 1.

34. Шкловский Б.И. Примесная зона и проводимость компенсированных полупроводников / Б.И. Шкловский, А.Л. Эфрос // ЖЭТФ. 1971. Т. 60. С. 867.

35. Kirkpatrick S. Percolation and conduction / S. Kirkpatrick // Technical report of ISSP. Ser. B. 1973. No. 15. P. 18.

36. Seager C.H. Percolation and conductivity: a computer study II / C.H. Seager, G.E. Pire // Phys. Rev. 1974. V. BIO. P. 1435.

37. Kurkijarvi J. Conductivity in random systems. II. Finite-size-systems percolation / J. Kurkijarvi // Phys. Rev. 1974. V. B9. P. 770.

38. Шкловский Б.И. Предэкспоненциальный множитель прыжковой проводимости / Б.И. Шкловский, A.JI. Эфрос // Письма в ЖТФ. 1975. Т. 1. С. 174.

39. Лашкарев В.Е. Кинетика фотопроводимости полупроводников / В.Е. Лашкарев // ЖЭТФ. 1949. Вып. 19. С. 876.

40. Лашкарев В.Е. Некоторые особенности фотопроводимости монокристаллов CdS / В.Е. Лашкарев, Г.А. Федорус // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1952. Вып. 16. С. 81.

41. Жузе В.П. Фотопроводимость закиси меди / В.П. Жузе, С.М. Рыбкин // ДАН СССР. 1949. Вып. 68. С. 673.

42. Жузе В.П. Фотопроводимость закиси меди / В.П. Жузе, С.М. Рыбкин // Изв. АН СССР. Сер. физ. 1952. Вып. 16. С. 93.

43. Рыбкин С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках / С.М. Рыбкин. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. 496 с.

44. Рыбкин С.М. К вопросу о релаксации неравновесной проводимости при рекомбинации через ловушки / С.М. Рыбкин, И.Б. Строкан // ДАН СССР. 1959. Вып. 124. С. 1039.

45. Калашников С.Г. Рекомбинация электронов и дырок при наличии ловушек разного типа / С.Г. Калашников // ЖТФ. 1956. Вып. 26. С. 241.

46. Адирович Э.И. Характеристические времена электронных процессов в полупроводниках / Э.И. Адирович, Г.М. Гуро // ДАН СССР. 1956. Вып. 108. С. 417.

47. Иглицин М.И. Время жизни неравновесных носителей заряда в германии при произвольных уровнях инъекции / М.И. Иглицин, Ю.А. Концевой, А.И. Сидоров //ЖТФ. 1957. Вып. 27. С. 2461.

48. Clarke D. Время жизни в полупроводниках как функция плотности рекомбинационных состояний / D. Clarke // J. Electr. a. Control. 1957. V. 3. P. 375.

49. Панков Ж. Оптические процессы в полупроводниках / Ж. Панков. М.: Мир, 1973. 456 с.

50. R.H. Bube //Journ. Chem. Phys. 1957. Vol. 27. P. 496.

51. A. Kobayashi, S. Kawaji // Journ. Phys. Soc. 1955. Vol. 10. P. 270.

52. S.R. Morrison // Journ. Phys. Chem. 1953. Vol. 57. P. 860.

53. Ф.Ф. Волькенштейн, И.В. Карпенко // Journ. Appl. Phys. 1962. Vol. 33. P. 460.

54. G. Brincourt, S. Martinuzzi // Compt. Rend. 1968. Vol. 266. P. 1283.

55. Shapira Y. Relationship between photodesorption and surface conductivity in ZnO / Y. Shapira, R.B. McQuistan, D. Lichtman // Physical Review B. 1977. Vol. 15. No. 4. P. 2163 -2169.

56. Photosensitivity activation of Sn02 thin film gas sensors at room temperature / P. Camagni, G. Faglia, P. Galinetto, C. Perego, G. Samoggia, G. Sberve-glieri // Sensors and Actuators В Chemical. 1996. Vol. 31. P. 99 103.

57. Detection mechanism of metal oxide gas sensor under UV radiation / S. Mishra, C. Ghanshyam, N. Ram, R.P. Bajpai, R.K. Bedi // Sensors and Actuators В Chemical. 2004. Vol. 97. P. 387 390.

58. Sze S.M. Physics of Semiconductor Devices: second, ed. / S.M. Sze. New York: Miley, 1981. 255 p.

59. Мухина // Физика и техника полупроводников. 2008. Т. 42. Вып. 6. С. 742 -746.

60. Пат. 2114422 Российская Федерация, МПК6 G 01 N 27/12 Полупроводниковый датчик газов / С.И. Рембеза, Ю.Б. Ащеулов, Т.В. Свистова, Е.С. Рембеза, Г.В. Горлова № 97106228/25; Бюл. №18.-3 е.: ил.

61. Технологические схемы изготовления микроэлектронных датчиков газов / С.И. Рембеза, Д.Б. Просвирин, О.Г. Викин, Г.А. Викин, В.А. Буслов // Электроника и информатика: материалы IV Междунар. науч.-техн. конф. М.: МИЭТ, 2002. С. 342 343.

62. Джоветт Ч.Е. Технология тонких и толстых пленок для микроэлектроники: пер. с англ. / Ч.Е. Джоветт. М.: Металлургия, 1980. 112 с.

63. Особенности конструкции и технологии изготовления тонкопленочных металлооксидных интегральных сенсоров газов / С.И. Рембеза, Д.Б. Просвирин, О.Г. Викин, Г.А. Викин, В.А. Буслов, Д.Ю. Куликов // Сенсор.2004. № 1(10). С. 20-28.

64. Рембеза С. И. Термостабилизация микроэлектронных датчиков газов / С.И. Рембеза, Д.В. Русских // Твердотельная электроника и микроэлектроника: межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. Вып. 5. С. 125 128.

65. Высокотемпературный отжиг тестовых структур полупроводниковых датчиков газов / Д. В. Русских, С. И. Рембеза, В. А. Буслов, Д. Ю. Куликов // Актуальные проблемы физики твердого тела: сборник докладов Междунар. науч. конф. Минск, 2007. Т. 2. С. 375 377.

66. Свистова Т.В. Физические свойства полупроводниковых пленок диоксида олова для датчиков газов: дис. канд. техн. наук: 05.27.01 / Свистова Тамара Витальевна. Воронеж, 1999. 186 с.

67. Газовая чувствительность микроэлектронных датчиков газов / Д.А. Кравцов, Д.Ю. Куликов, Д.Б. Просвирин, Д.В. Русских, С.И. Рембеза // Охрана, безопасность и связь: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Воронеж,2005. С. 27.

68. Газовая чувствительность датчика изготовленного по микроэлектронной технологии / С.И. Рембеза, В.А. Буслов, Д.Ю. Куликов, С.Ю. Жи-ронкин // ФАГРАН-2006: материалы III Всерос. конф. Воронеж, 2006. Т. 1. С. 422 424.

69. Пантелеев В.И. Исследование чувствительности микроэлектронных датчиков газов к водороду / В.И. Пантелеев, Д.В. Русских // Вестник научно-исследовательской работы студентов физико-технического факультета: сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2005. С. 9 16.

70. Сборник трудов по полупроводниковым материалам, приборам и их применению. Воронеж: Коммуна, 1973. 204 с.

71. Рембеза С.И. Изменение электросопротивления тонких пленок SnC>2 под действием оптического возбуждение / С.И. Рембеза, Д.В. Русских // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Т. 2.№ 11. С. 73-77.

72. S. Samson, C.G. Fonstad // J. Appl. Phys. 1973. Vol. 44. No. 10. P. 4618 -4621.

73. C.G. Fonstad, R.H. Rediker // J. Appl. Phys. 1971. Vol. 42. No. 7. P. 2911 -2918.148