Comisia de atestare
Comisia de acreditare
Comisiile de experţi
Dispoziţii, instrucţiuni
Acte normative
Nomenclator
Instituţii
Consilii
Seminare
Teze
Conducători de doctorat
Deţinători de grad
Doctoranzi
Postdoctoranzi
CNAA logo

 română | русский | english


Tehnologia obţinerii oxizilor ZnO, Cu2O, SiO2 cu încălzirea fotonică pentru dispozitive cu semiconductori


Autor: Oleg Lupan
Gradul:doctor în tehnică
Specialitatea: 05.27.01 - Electronica corpului solid, microelectronică, nanoelectronică
Anul:2005
Conducător ştiinţific: Sergiu Şişianu
doctor habilitat, conferenţiar universitar, Universitatea Tehnică a Moldovei
Instituţia:

Statut

Teza a fost susţinută pe 13 septembrie 2005 în CSS
şi aprobată de CNAA pe 27 octombrie 2005

Autoreferat

Adobe PDF document1.06 Mb / în română

Teza

CZU 621.382:621.315.592

Adobe PDF document 16.00 Mb / în română
151 pagini


Cuvinte Cheie

ZnO, Cu2O, SiO2, depunerea chimică, oxidare anodică, încălzirea fotonică, procesare foto-termică rapidă, pelicule subţiri, senzori de gaze

Adnotare

Cercetările ştiinţifice efectuate de autor, prezentate în teză, reflectă rezultatele elaborării tehnologiei depunerii chimice cu încălzire fotonică rapidă pentru obţinerea peliculelor de ZnO, Cu2O şi SiO2 pentru dispozitive cu semiconductori – senzori de gaze şi structuri MOS (Al/SiO2/Si ) – caracterizată prin eficienţă înalta, timp redus, economie de energie şi materiale auxiliare accesibile, echipament nesofisticat.

Sunt prezentate rezultatele cercetărilor peliculelor de ZnO dopate cu Sn, Al, Cu, Pd care au fost pentru prima dată obţinute prin metoda adsorbţiei şi reacţiei succesive a straturilor ionice cu iluminare UV şi tratamentul foto-termic rapid. Sunt determinate concentraţiile optimale ale soluţiei complexe de cationi (0.04, 0.08, 0.12 şi 0.15M) şi a nivelului de dopare (4-10at%).

Sunt determinate şi aplicate regimurile optimale de tratament fotonic rapid pentru dirijarea parametrilor şi caracteristicilor peliculelor de ZnO (500-650°C, 10-40s), Cu2O (250-350°C, 7-10s) şi SiO2 (450-600°C, 15-30s).

Sunt obţinute rezultate noi privitor la influenţa încălzirii fotonice asupra spectrului fotoluminescenţei peliculelor de ZnO dopate cu Al: reducerea esenţială a defectelor (vacanţe de oxigen, atomi interstiţiali de zinc, aluminiu şi oxigen); determinate nivelele energetice ale Al şi ale defectelor; majorarea intensităţii fotoluminescenţei (PL) exitonice D0X în ultraviolet şi reducerea PL în domeniul vizibil asociat cu defectele în reţea.

În lucrare este marcată micşorarea densităţilor sarcinilor superficiale şi a stărilor de interfaţă a peliculelor de SiO2 crescute anodic odată cu aplicarea procesării foto-termice rapide în etapele preoxidare şi finale ale tehnologiei de obţinere. Au fost obţinute structuri SiO2/Si de calitate înaltă prin tehnologia oxidării anodice sub acţiunea iluminării UV şi a tratamentului fotonic rapid (~!~, ~!~ sarcini-electronice/cm2, ~!~).

Sunt prezentate rezultatele cercetării structurilor-senzori de gaze în baza peliculelor: ZnO:Sn şi Cu2O sensibile la concentraţii mici de NO2 (1-1.5 ppm); ZnO:Al - sensibile la umiditatea relativa şi fum; ZnO - la compuşii organici volatili (acetona şi alcool); ZnO:Ni - la 1000 ppm NH3 cu temperaturi de operare mai mici (20-150°C) faţă de traductoarele uzuale (400-650°C) şi timpul minimal de reacţie (2-15 min). Sunt prezentate modelele analitice ale senzorilor de gaze - ZnO şi Cu2O în baza cărora au fost obţinute rezultate similare cu cele experimentale; modelele pot fi utilizate pentru optimizarea tehnologiilor şi proprietăţilor senzoriale.

Cuprins


CAPITOLUL 1. Nivelul cercetărilor privitor la obţinerea peliculelor de ZnO, Cu2O şi SiO2 prin metoda chimică şi tratamentul termic rapid

CAPITOLUL 2. Metodele tehnologice şi de cercetare
  • 2.1. Metoda depunerii chimice a peliculelor subţiri de semiconductori oxizi
  • 2.2. Metoda de tratament post-depunere cu procesare foto-termică rapidă
  • 2.2.1. Baza fundamentală a procesării foto-termice rapide
  • 2.2.2. Instalaţia procesării foto-termice rapide
  • 2.3. Metodele de cercetare
  • 2.3.1. Metoda probei cu patru puncte
  • 2.3.2. Metoda elipsometrului
  • 2.3.3. Metode de analiză a curbelor C-V
  • 2.4. Metodele SEM, EDX, AFM
  • 2.5. Metoda de testare a caracteristicilor senzoriale

CAPITOLUL 3. Tehnologia şi proprietăţile peliculelor subţiri de ZnO
  • 3.1. Creşterea peliculelor subţiri de ZnO prin metoda depunerii chimice din soluţii apoase
  • 3.2. Cercetarea proprietăţilor peliculelor subţiri de ZnO
  • 3.3. Cercetarea peliculelor de oxid de zinc dopate cu impurităţi
  • 3.4. Cercetarea spectrului fotoluminescenţei peliculelor de ZnO supuse încălzirii fotonice
  • 3.5. Impactul încălyirii fotonice rapide asupra morfologiei şi nano-structurilor de ZnO
  • 3.6. Cercetarea caracteristicilor sensibilităţii peliculelor de ZnO faţă de gaze
  • 3.6.1. Cercetarea sensibilităţii peliculelor de ZnO faţă de NO2
  • 3.6.2. Cercetarea sensibilităţii peliculelor de ZnO faţă de NH3
  • 3.6.3. Cercetarea sensibilităţii peliculelor de ZnO:Al faţă de umiditatea relativă
  • 3.6.4. Cercetarea sensibilităţii faţă de compuşii organici volatili
  • 3.6.5. Cercetarea sensibilităţii peliculelor de ZnO faţă de diferite gaze
  • 3.7. Mecanismul sesizării gazului nociv
  • 3.8. Modelul PSpice al senzorului de gaz pe bază de peliculă subţire de ZnO

CAPITOLUL 4. Tehnologia şi proprietăţile peliculelor de Cu2O
  • 4.1. Depunere chimică a peliculelor subţiri de oxid de cupru
  • 4.2. Cercetarea caracteristicilor peliculelor subţiri de Cu2O
  • 4.3. Cercetarea proprietăţilor senzoriale ale peliculelor de Cu2O
  • 4.4. Modelul senzorului pe bază de Cu2O

CAPITOLUL 5. Modificarea proprietăţilor peliculelor de SiO2 sub acţiunea încălzirii fotonice
  • 5.1. Tratamentul pre-oxidare al substratului de siliciu
  • 5.2. Oxidarea anodică a Si
  • 5.3. Procesarea post-depunere a SiO2 cu încălzirea fotonică rapidă
  • 5.4. Caracteristicile peliculelor subţiri de SiO2 anodic