Разработка методов синтеза пироэлектрической матрицы на основе пористого наноструктурированного оксида кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Пестов Григорий Николаевич

• Пестов Григорий Николаевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Пестов Григорий Николаевич

Введение

1. Современное состояние исследований в области создания приемников

инфракрасного излучения

1.1. Фотонные ИК-приемники

1.2 ИК-фотоприемники на основе барьера Шоттки

1.3 Болометрические ИК-приемники

1.3.1 ИК-фотоприемники на основе оксида ванадия

1.3.2 ИК-фотоприемники на основе аморфного кремния

1.3.3 ИК-фотоприемники на основе металлов

1.3.4 ИК-фотоприемники на основе поликристаллического кремния

1.4 ИК-приемники на основе термоэлектрических преобразователей

1.5 Пироэлектрические ИК-приемники

1.5.1 Цирконат-титанат свинца

1.5.2 Ниобат и танталат лития

1.5.3 Поливинилиденфторид (PVDF)

1.6 Конструкции тепловизионных матриц

1.6.1 МЭМС конструкции для микроболометров и пироэлектриков

1.6.2 Обеспечение теплоизоляции в массивах микроразмерных ИК-приемниках

1.6.3 Использование пористых наноструктурированных мембран (материалов)

для теплоизоляции элементов МЭМС

1.6.4 Система адресации перекрестных шин кроссбар

1.7 Выводы и постановка задач на диссертационную работу

2. Оригинальные методы, используемые в процессе формирования и исследования

пироэлектрических ИК - фотоприемников

2.1. Метод формирования толстых пленок пироэлектрического полимера P(VDF-Т^Е) кристаллизацией из раствора

2.2 Особенности поляризации пленок полимера P(VDF-TrFE) в поле коронного разряда

2.3 Методика двухстадийного анодного окисления алюминия для формирования маски для последующего ионного травления

2.4 Ионно-лучевое травление диэлектрических слоев

2.5 Метод локального заполнения полимером P(VDF-TrFE) наноразмерных высокоаспектных каналов

2.6 Метод исследования тепловой чувствительности пироэлектрического ИК-приемника

2.7 Выводы

3. Исследование тепловой чувствительности сплошных пленок P(VDF-TrFE)

3.1 Исследование пироэлектрических свойств пленок P(VDF-TrFE), находящихся в свободном состоянии

3.1.1 Исследование кинетических зависимостей пироэлектрического отклика дискретной структуры P(VDF-TrFE)

3.1.2 Особенности измерения пироэлектрического отклика в матричных структурах

P(VDF-TrFE)

3.1.3. Обоснование необходимости изолирования пироэлектрических частиц друг от друга

3.2 Исследование пироэлектрических свойств пленок P(VDF-TrFE), сформированных на подложке

3.2.1 Формирование матричной полимерной структуры на подложке методом 2D -печати

3.2.2 Формирование тонких мембран под пироэлектрическими структурами для уменьшения тепловых потерь в подложку

3.2.3 Обоснование необходимости уменьшения теплопроводности мембраны за счет формирования в ней пор

3.3 Выводы

4. Исследование процессов формирования упорядоченного массива пироэлектрических полимерных наночастиц в матрице пористого оксида кремния .. 83 4.1 Установление механизмов анодного окисления структуры А1/Т^Ю2, обеспечивающих самоорганизацию наноструктурированной оксидной маски с

заданными геометрическими параметрами

4.1.1 Исследование закономерностей анодного окисления трехслойной структуры А1/Т^Ю2

4.1.2 Разработка самоостанавливающегося процесса формирования алюмооксидной твердой маски

4.1.3 Исследование процесса создания алюмооксидных масок с разной

пористостью

4.2 Установление механизмов ионного травления слоя оксида кремния с использованием пористого анодного оксида алюминия

4.2.1 Исследование процесса травления двухслойных диэлектрических структур

4.2.2 Определение соотношения геометрии пористой маски и обрабатываемого слоя

4.2.3 Разработка метода ионного травления, обеспечивающего точный контроль

толщины протравленного диэлектрического слоя

4.3. Особенности заполнения пор оксида алюминия полимером P(VDF-TrFE)

4.3.1 Исследование процесса формирования нитевидных нанокристаллов в матрице пористого оксида кремния

4.3.2 Осаждение пироэлектрического полимера в матрицу оксида кремния со сформированными под ним локализованным электропроводящим электродом

4.4 Исследование свойств пироэлектрической среды P(VDF-TrFE)/SiO2 и разработка макета ИК-фотоприемного устройства на ее основе

4.4.1 Маршрут создания матрицы на основе пористого оксида кремния и P(VDF-Т^Е)

4.4.2 Разработка системы фокусирования и прерывания теплового излучения

4.4.3 Исследование пироэлектрического отклика структуры P(VDF-TrFE)/SiO2 с системой адресации типа кроссбар

4.5 Выводы

Общие выводы по диссертационной работе

Список использованных источников

Приложение

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов синтеза пироэлектрической матрицы на основе пористого наноструктурированного оксида кремния»

Актуальность работы

Последние несколько десятилетий датчики инфракрасного излучения активно используются в различных областях народного хозяйства. Наибольшее распространение нашли датчики на основе оксида ванадия, а также поликристаллического кремния. Они представляют собой болометры (или массивы болометров), размещенные на мембранах, обеспечивающих хорошую тепловую изоляцию от подложки. Подобные структуры характеризуются сложностью конструкции и изготовления, что определяет их высокую стоимость. Существуют также датчики на основе диодов Шоттки, например на основе силицида платины, фотоприемники на основе термоэлектрического эффекта, а также пироэлектрические.

Для ИК -фотоприемников кроме соотношения шум/сигнал характерного для любого преобразователя физических величин, основным показателем является температурная чувствительность NETD. Фактически, данный параметр определяет минимальную разность температур, которую ИК-фотоприемник способен зафиксировать. На сегодняшний день неохлаждаемые пироэлектриктрические ИК-фотоприемники несколько уступают микроболометрическим, их температурная чувствительность составляет порядка 80-100 мК. Теоретическое ее значение значительно ниже, чем у аналогов и составляет около 1 мкК.

Наряду с монокристаллическими и керамическими пироэлектриками, перспективным материалом является сополимер поливинилиденфторид -трифторэтилен (P(VDF-TrFE)) - один из немногих полимеров, проявляющих сегнетоэлектрические свойства. Его пироэлектрический коэффициент несколько ниже, чем у керамических материалов, но при этом он является технологичным материалом, а его полимерная структура позволяет минимизировать дополнительные шумы, возникающие из-за пьезоэффекта. Кроме того, использование полимера в качестве приемника теплового сигнала решает проблему механического разрушения чувствительного элемента из-за разности температурного коэффициента линейного расширения с поддерживающей конструкцией.

Большое значение для создания ИК-фотоприемников имеет теплоизоляция чувствительного элемента. В настоящее время для решения этой проблемы существует ряд подходов. Одним из них является использование поддерживающих мембран и максимальное их утонение. Такой подход имеет технологические ограничения поэтому мембрану изолируют от подложки, формируя вокруг нее полости. Однако, это значительно усложняет технологический маршрут изготовления таких структур. Кроме того, в матричных структурах каждый пиксель размещен на отдельной мембране, что еще более усложняет технологию их изготовления. Интересным является использование пористых наноструктурированных мембран - это значительно снижает теплопроводность материала.

В связи с вышеизложенным, проблема создания сверхплотного массива наночастиц пироэлектрического сополимера в матрице пористого наноструктурированного оксида кремния является актуальной.

Целью диссертационной работы является установление закономерностей процессов формирования ИК-фотоприемной матрицы на основе пироэлектрических полимерных частиц в наноструктурированной мембране оксида кремния с системой адресации кроссбар.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- исследовать пироэлектрический отклик слоев P(VDF-TrFE);

- исследовать процесс самоорганизации твердых масок для ионного травления при анодном окислении металлических слоев, нанесенных на слой оксида кремния;

- разработать метод плазменного профилирования слоев оксида кремния с использованием самоорганизующейся маски пористого анодного оксида алюминия;

- установить закономерности локального осаждения полимера P(VDF-TrFE) в поры оксида кремния;

- исследовать пироэлектрическую активность массива полимерных наноразмерных пироэлектрических нанопроволок в матрице оксида кремния в зависимости от условий их формирования;

- исследовать пироэлектрический отклик пироэлектрической матрицы SiO2-P(VDF-TrFE), в том числе в составе системы адресации типа кроссбар.

Научная новизна

1. Определены параметры технологического процесса самоорганизации наноструктурированной маски для ионно-лучевого травления слоев, заключающиеся в модифицировании геометрии оксидной пленки в процессе анодного окисления структуры А1/Т^Ю2;

2. Установлено, что суммарный заряд ионов бомбардирующих поверхность формируемого образца строго коррелирует с толщиной протравленного слоя, что позволяет контролировать глубину образуемых наноструктур для формирования на их основе сверхплотной пироэлектрической среды;

3. Предложена методика заполнения наноразмерных каналов в оксиде кремния сополимером поливинилиденфторид-трифторэтилен из расплава, обеспечивающая возможность создания пироэлектрических структур для матричных фотоприемников в инфракрасном диапазоне;

4. Предложена инновационная конструкция пироэлектрической фотоприемной матрицы с системой адресации перпендикулярных перекрестных шин - кроссбар.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Научные результаты, полученные в ходе исследований, не противоречат известным отечественным и зарубежным работам. Результаты экспериментов и сделанные на их основе выводы и предположения соответствуют современным литературным данным и дополняют их, что позволяет говорить о достаточной их подтверждённости и достоверности.

Практическая значимость

В рамках выполнения работы был получен ряд практических результатов:

1. Предложен новый подход к формированию недорогих пироэлектрических матриц на основе массива наноразмерных нитевидных частиц P(VDF-TrFE) в пористом оксиде кремния с системой адресации кроссбар для неохлаждаемых фотоприемников инфракрасного излучения.

2. Разработанный процесс плазменного профилирования слоев оксида кремния с регулируемыми геометрическими параметрами позволяет формировать полупроводниковые и диэлектрические слои с заданными тепловыми свойствами, что является определяющим для создания тепловых микросистем. Технология формирования пористых наноструктурированных мембран была внедрена в производство для создания микроразмерных чувствительных элементов преобразователей физических величин в ООО «Микродатчик» и ООО НПП «НаноИнТех». Имеются акты о внедрении.

3. Результаты работы были использованы при выполнении следующих научно-исследовательских работ:

Соглашение от 26 сентября 2017 г. № 14.575.21.0129 «Разработка и экспериментальная апробация системы регистрации и оценки динамики развития частичных разрядов на оборудовании высоковольтных подстанций»

Грант РНФ 2015-2017 гг. 15-19-00138 «Разработка комбинированных методов синтеза функциональных слоев для наноэлектроники и микросистемной техники»

Грант РНФ 2018-2019 гг. 15-19-00138-П «Разработка комбинированных методов синтеза функциональных слоев для наноэлектроники и микросистемной техники»

Грант РНФ 2022-2023 гг. 22-29-01102 «Разработка принципов создания функциональных матричных наноструктур с системой адресации перекрестных шин с использованием методов самоорганизации и аддитивных технологий»

МД-1391.2017.8 2017-2018 гг. «Исследование механизмов формирования пироэлектрических полимеров и композитов для высокочувствительных неохлаждаемых тепловизионных устройств»

Грант РФФИ 2019-2021 гг. 19-29-03055-мк «Установление физико-химических механизмов резистивного переключения в полупроводниковых слоях для создания на их основе искусственных синаптических структур»

Грант РФФИ 2021-2023 гг. 20-38-90026 - Аспиранты «Исследование механизмов формирования самоорганизующихся наноструктурированных матриц для создания на их основе сверхплотных функциональных сред».

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработанный способ анодного окисления многослойных структур А1/Т^Ю2 обеспечивает образование нанопористых оксидных масок с контроллируемыми геометрическими параметрами;

2. Процесс ионного травления многослойных структур с использованием нанопористых оксидных масок обеспечивает возможность формирования наноразмерных каналов с аспектным отношением не менее 1:25 и прогнозируемой глубиной;

3. Осаждение сополимера поливинилиденфторид-трифторэтилен из расплава в вакууме обеспечивает образование однородных нитевидных нанокристаллов, обладающих пироэлектрическим откликом соизмеримым с объемным полимером;

4. Система перпендикулярных перекрестных шин позволяет последовательно снимать сигнал с каждой ячейки пироэлектрической матрицы.

Личный вклад автора

Все результаты, представленные в данной работе, получены автором лично, либо в соавторстве при его непосредственном участии.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:

26-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2019», Москва, Россия, 2019; Международная конференция «ФизикА.СПб - 2019», Санкт-Петербург, Россия; 27-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2020», Москва, Россия, 2020; Международная конференция молодых ученых в области электротехники и электроники «EIConRus-2020», Москва, Россия, 2020, 28-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2021», Москва, Россия, 2021.

Публикации

По результатам работы было опубликовано 9 работ. Из них 6 статей в журналах, индексируемых в Scopus.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Материал работы изложен на 128 страницах, включая 50 рисунков и 3 таблицы. Список литературы содержит 124 наименования.

1. Современное состояние исследований в области создания приемников

инфракрасного излучения

Прогресс в разработке и изготовлении интегральных схем привел к постоянному быстрому росту размеров и производительности этих твердотельных массивов.

Анализ рынка тепловизионных устройств показывает, что количество проданных устройств с каждым годом неуклонно растет. Согласно исследованию российского рынка тепловизоров маркетингового агентства DISCOVERY Research Group объем мирового рынка тепловизионных устройств составлял в 2012 году 2,183 миллиарда долларов, и к 2015 объем рынка достиг 3,24 миллиарда долларов. К 2020 году рынок превысит величину 5 миллиардов, а к 2023 году 6 миллиардов долларов. Тем не менее, большая часть продаваемых устройств в нашей стране -импортные. Устройства отечественного производства составляют лишь малую часть этого рынка.

Разработка тепловизионных устройств ведется во всем мире уже несколько десятилетий [1,2]. Исследователи использовали такие устройства в различных областях, таких как, химические датчики, бытовая электроника, системы безопасности, физика элементарных частиц и астрономия [3]. Ожидается, что производство теплочувствительных устройств для технологии инфракрасных (ИК) изображений в рамках крупномасштабного промышленного производства окажет большое влияние на нашу повседневную жизнь и научную революцию. Поэтому значительные усилия были направлены на различные гражданские области применения, такие как помощь водителю, обнаружение мин, наблюдение, оборудование исследовательских лабораторий для сбора данных и хирургическое оборудование [4-7]. Несмотря на то, что с использованием инфракрасных датчиков была достигнута впечатляющая технология получения ИК-изображений, все еще есть возможности для улучшения характеристик тепловизионных устройств и снижения их производственных затрат.

Большинство ИК-детекторов можно классифицировать на две большие категории: охлаждаемые детекторы и неохлаждаемые детекторы. На рисунке 1.1 представлена классификация ИК-детекторов.

ик-

детекторы

Рисунок 1.1 - Классификация ИК-детекторов

В зависимости от рабочего диапазона инфракрасной области оптического спектра выделяют ближневолновый, коротковолновый, средневолновый и длинноволновый диапазоны. Сопоставление рабочих спектральных диапазонов согласно международным обозначениям представлено в таблице 1. Как правило, большая часть устройств работает в одном или двух диапазонах, и лишь малая часть способна работать сразу в нескольких диапазонах инфракрасной области оптического спектра. Ниже приведены международные обозначения диапазонов с соответствующими границами длин волн [8].

Таблица 1.1 - Рабочий спектральный диапазон ИК-детекторов

Русскоязычное название Англоязычная аббревиатура Интервал рабочих длин волн, мкм

ближневолновый диапазон NWIR (Near Wave Infrared) 0,7-0,9

коротковолновый диапазон SWIR (Short Wave Infrared) 0,9-3,0

средневолновый диапазон MWIR (Middle Wave Infrared) 3-5

длинноволновый диапазон LWIR ( Long Wave Infrared) 8-14 или 8-12

На рисунке 1.2 представлены рабочие диапазоны современных тепловизионных матриц и их место относительно других спектров излучений.

1x10« 1x102 1хЮ2

Рисунок 1.2 - рабочие спектры тепловизионных матриц

По прогнозам аналитиков неохлаждаемые детекторы займут большую часть рынка тепловизионных устройств так как, такие устройства обладают низким энергопотреблением, что делает такие неохлаждаемые системы жизнеспособной альтернативой многим охлаждаемым инфракрасным системам. В настоящее время усилия по разработке неохлаждаемой матрицы в основном идут в двух направлениях[9]:

- создание устройств для военных и коммерческих применений с максимально возможной производительностью;

- создание устройств для коммерческих применений с минимально возможной стоимостью.

Ключевым фактором является поиск материала с высокой чувствительностью и низким уровнем шума, совместимого с кремниевой технологией, для достижения высокой теплоизоляции в минимально возможной области.

Важными показателями качества неохлаждаемых инфракрасных датчиков и систем являются разность температур, эквивалентная шуму (NETD -температурная чувствительность), чувствительность эквивалентная мощность шума ^ЕР) и обнаруживающая способность Разность температур,

эквивалентная шуму (NETD), является одним из наиболее важных рабочих

параметров для систем инфракрасного изображения и определяется как разница температур между двумя расположенными рядом черными телами большой поперечной протяженности, которые при просмотре системой инфракрасного изображения порождает разницу в отношении сигнал/шум, равную 1, на электрических выходах двух половин массива, просматривающих два абсолютно черных тела. Чувствительность определяется как напряжение выходного сигнала или ток выходного сигнала пикселя инфракрасного болометра на мощность падающего на пиксель излучения. Эквивалентная мощность шума (NEP) — это мощность инфракрасного излучения, падающего на пиксель инфракрасного болометра, который генерирует выходной сигнал, равный среднеквадратичному (RMS) выходному шуму (т. е. в результате отношение сигнал/шум равно 1). Обнаруживающая способность (D*) определяется как среднеквадратичное отношение сигнал/шум полосы пропускания 1 Гц на единицу среднеквадратичной мощности падающего излучения на квадратный корень площади болометра. Обнаруживающая способность предоставляет информацию, эквивалентную эквивалентной мощности шума (NEP), но с возможностью сравнения пикселей болометра одного типа, но с разной площадью пикселей[11].

Системы инфракрасной визуализации на основе неохлаждаемых чувствительных элементов могут достигать NETD ниже 25 мК при F-числе инфракрасной оптики F = 1. Для традиционных систем формирования инфракрасных изображений, основанных на неохлаждаемых болометрических матрицах со столбцовыми схемами считывания и встроенным аналого-цифровым преобразованием (АЦП), NETD, включая составляющие части NETD, может быть выражена как

NETD2= NETD! + NETD?ohnson + NETD^hermal + NETD^.IC (1)

i

где общая NETD состоит из NETDi от - - шума ик-систем, NETDjohnson от

i *

шума Джонсона ик-систем, NETDthermal от шума тепловых флуктуаций ик-систем, включая шум флуктуаций температуры от радиационного теплообмена, и NETDR0IC от шума, связанного с интегральной схемой считывания (ROIC).

Эквивалентная мощность шума (NEP - Noise equivalent power) является наиболее распространенным показателем для оценки производительности разработанного ИК-устройства. В частности, NEP количественно определяет мощность, создаваемую различными шумами в болометре. Таким образом, NEP обычно определяется как количество входной мощности, необходимое для создания отношения сигнал/шум к единице. Это может быть выражено как (Статья 21):

NEP = v# (2)

Единицей NEP является ватт на квадратный корень из герца (Вт/Гц-12). NEP также указывается для фиксированной эталонной полосы пропускания, которая часто принимается равной 1 Гц.

Я* = 4% (3)

P0

где, Vs - напряжение выходного сигнала, Ро - спектральная мощность падающего излучения (в ваттах).

Не менее важным показателем является обнаружительная способность Она служит для сравнения датчиков с разной площадью пикселей. Удельная обнаружительная способность есть не что иное, как величина, обратная МЕР, и она дает информацию о шумах, возникающих в устройстве. По сути, это перемасштабированное отношение сигнал/шум (SNR) относительно размера пикселя и полосы пропускания сенсорной системы:

D* = □ ^ (4)

4 NEP v '

где Дf - обозначает ширину полосы шума детектора (Гц), Vn - общий шум детектора, А - площадь пикселя или детектора.

1.1 Фотонные ИК-приемники

Одним из представителей ИК-приемников являются фотонные детекторы. Они также реагируют на внешнее инфракрасное излучение. В данном типе устройств световой поток падающего излучения взаимодействует с электронами материала. В следствии чего изменяется энергетическое состояние электронов и возникают различные фотонные эффекты. Фотонные детекторы также можно разделить на фотоэмиссионные, фотопроводящие, фотогальванические и фотоэлектрические детекторы.

В производстве ИК-фотонных детекторов в качестве фоточувствительного материала используются полупроводниковые фоточувствительные материалы.

- тройное полупроводниковое соединение кадмий-ртуть-теллур (Н§Сс1Те) для спектральных диапазонов 1-2,5/3-5/8-14 мкм;

- двойное полупроводниковое соединение антимонида индия (1п8Ь) для спектрального диапазона 3-5 мкм;

- тройное полупроводниковое соединение индий-галлий-арсенид (1пОаАз) для спектрального диапазона 0,4-2,3 мкм;

- структуры с квантовыми ямами ((£\\ТР) для спектральных диапазонов 3-5/8-14 мкм.

НёСдТе40%

1пБЬ 47%

Прочие 4%

1^6%

■ Н§Сс)Те ■ 1пБЬ ■ 1п6аАз Ц\Л/1Р ■ Прочие

Рисунок 1.3 - диаграмма долей использования материалов для производства фотонных детекторов.

Фотонные инфракрасные детекторы имеют ряд преимуществ по сравнению с тепловизионными детекторами: они позволяют обеспечивать более высокую чувствительность, а также имеют на порядок ниже время отклика.

Также устройства на основе фотонных эффектов имеют недостатки. Фотонные детекторы требуют криогенного охлаждения для поддержания стабильной работы и предотвращения источников шума. Конструкция современного охлаждаемого узла должна быть оснащена схемой считывания и вакуумным корпусом. Эти условия значительно усложняют процесс создания таких устройств, тем самым влияя на стоимость производимых детекторов.

1.2 ИК-фотоприемники на основе барьера Шоттки

Такие устройства основаны на принципе работы барьера Шоттки, который образуется при контакте металла и полупроводников.

Детекторы с барьером Шоттки состоят из двух слоев - металлического и полупроводникового. Приложение напряжения к детектору вызывает формирование барьера Шоттки на границе контакта между этими слоями. Когда инфракрасное излучение попадает на детектор, оно вызывает изменение электрического поля в зоне барьера, что приводит к появлению электрического сигнала.

Преимущества инфракрасных детекторов с барьером Шоттки включают высокую скорость работы, широкий спектр длин волн, высокую чувствительность и низкий уровень шума. Они также могут быть использованы при высоких температурах и в экстремальных условиях.

К недостаткам таких устройств можно отнести следующее. Ограниченный диапазон длин волн: В зависимости от материалов, используемых в детекторе, его спектральный диапазон может быть ограничен определенными длинами волн инфракрасного излучения. Температурная зависимость: Работа детекторов с барьером Шоттки может зависеть от температуры окружающей среды. Это может потребовать дополнительной калибровки или компенсации при использовании в разных условиях. Также устройства на основе барьера Шоттки имеют достаточно низкий КПД относительно других тепловизионных устройств.

1.3 Болометрические ИК-приемники

Болометры — это тепловые инфракрасные датчики, которые поглощают электромагнитное излучение и, таким образом, повышают свою температуру. Результирующее повышение температуры является функцией лучистой энергии, падающей на болометр, и измеряется, например, с помощью термоэлектрических, пироэлектрических, резистивных или других принципах измерения температуры. В контексте технологий получения неохлаждаемых инфракрасных изображений термин «инфракрасный болометр» обычно относится к резистивным микроболометрам, в которых повышение температуры измеряется изменением сопротивления [11].

Болометры, как правило, подразделяются на охлаждаемые и неохлаждаемые болометры в зависимости от рабочих температур устройства [13,14]. При работе охлаждаемых болометров требовались криогенные температуры через жидкий гелий или рефрижераторы растворения [15]. Эти детекторы предназначены для обнаружения в дальнем ИК-диапазоне и миллиметровых длинах волн, особенно и подходят для применения в области астрономии. С другой стороны, неохлаждаемые болометры могут работать при комнатной температуре и сравнительно менее чувствительны, чем охлаждаемые болометры, но достаточно пригодны для различных применений на Земле [17,20].

Стоит отметить, что неохлаждаемые микроболометры имеют существенные преимущества перед охлаждаемыми болометрами. Неохлаждаемые микроболометры компактны по своей природе и больше всего подходят для портативных применений, где малый размер и меньший вес более важны, чем высокое разрешение изображения [12,18,19]. Полупроводниковая технология и достижения в технологии MEMS сделали устройства более массовыми, чем охлаждаемые аналоги[20].

Неохлаждаемые инфракрасные болометрические матрицы стали предпочтительной технологией для недорогих систем инфракрасного изображения, использующиеся в различных областях. Такие матрицы достигают высокого уровня производительности, которые ранее были возможны только с

охлаждаемыми фотонными детекторами. С постоянно растущим объемом рынка (более 100 000 единиц в год на сегодняшний день) стоимость охлаждаемых матриц инфракрасного изображения соответственно снижается[11].

Одним из главных преимуществ микроболометрических тепловизионных систем это способность работы без охлаждения. В то время как большинство фотонных детекторов работают при криогенных температурах (обычно не менее 77 К)[21]. Неохлаждаемые инфракрасные болометры стали доминирующей технологией для большинства коммерческих и военных применений инфракрасных изображений. Некоторыми из наиболее распространенных приложений инфракрасного изображения являются термография, ночное видение (военное, коммерческое и автомобильное), обнаружение мин, разведка, наблюдение, пожаротушение, медицинская визуализация, профилактическое обслуживание и управление производственными процессами [11].

В последнее время тепловизионные микроболометрические системы основаны на массивах фокальной плоскости. Массив инфракрасных детекторов в двумерных массивах называются массивами фокальной плоскости ^РА). Для большинства применений инфракрасной визуализации болометры оптимизированы для обнаружения излучения в диапазоне длин волн 8-14 мкм. Существуют также болометры, оптимизированные для широкополосного обнаружения одновременно в диапазоне длин волн 3-5 мкм и 8-14 мкм. Болометры поглощают падающее излучение и вызывают повышение температуры термоизолированной мембраны болометра. Изменение температуры коррелирует с энергией поглощенного излучения и измеряется изменением электрического сопротивления материала термистора болометра. Для микроболометров повышение температуры объекта на 1 К обычно приводит к повышению температуры мембраны болометра порядка 4 мК[11,17,21].

Чтобы спроектировать массивы неохлаждаемых инфракрасных болометров с высокой чувствительностью (низкая NETD), необходимо учитывать ряд конструктивных особенностей и компромиссов. Одними из наиболее важных параметров конструкции болометра являются низкая теплопроводность между болометром и остальной частью структуры, высокое поглощение инфракрасного излучения, включая большую площадь поглощения, термочувствительный

материал болометра с высоким температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и низкими шумовыми свойствами 1/£ а также достаточно низкая тепловая постоянная времени болометра. В то же время для коммерческих применений инфракрасного изображения важно, чтобы пиксели болометра были как можно меньше [22-24]. Маленькие пиксели болометра позволяют реализовать массивы фокальной плоскости с высоким разрешением по приемлемой цене. Стоимость как чипа FPA, так и инфракрасной оптики снижается за счет уменьшения активной области FPA[11].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пестов Григорий Николаевич, 2024 год

Список литературы

1. Якушенков Ю.Г. Международные форумы «Оптические приборы и технологии -OPTICS-EXPO» // Фотоника. - 2012. - № 4 (34). - С. 30-33. 1

2. Тарасов В.В., Торшина И.П., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы 3-го поколения. // М.: Логос. - 2011. - 240 с.

3. Якушенков Ю.Г. Тенденции развития малогабаритных инфракрасных систем 3-го поколения, работающих активно-пассивным методом // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2012. - № 3 (79). - С. 11-14. 3

4. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Тенденции совершенствования элементной базы инфракрасных систем 3-го поколения // Изв. вузов. Приборостроение. - 2012. - Т. 55. - № 5. - С. 56-63.

5. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Двух- и многодиапазонные оптико-электронные системы с матричными приемниками излучения. // М.: Университетская книга. Логос. - 2007. - C. 192

6. Тарасов В.В., Якушенков Ю.Г. Инфракрасные системы «смотрящего» типа. // М.: Логос. - 2004. - C. 444

7. Horn S., Norton P., Cincotta T. et al. Challenges for third-generation cooled imagers // SPIE Proc. - 2003. - V. 5074. - P. 44-51.

8. В.В. Тарасов, Ю.Г. Якушенков. Современное состояние и перспективы развития зарубежных тепловизионных систем. // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2013. - № 3 (85). - C. 1-13

9. J.L. Tissot. IR detection with uncooled sensors. // Infrared Physics & Technology. -2004. - P.147-153

10. Mohammed E. Fouda, Ahmed M. Eltawil, and Fadi Kurdahi. Modeling and Analysis of Passive Switching Crossbar Arrays. // IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS-I: REGULAR PAPERS. - 2018. - VOL. 65. - NO. 1

11. Frank Niklaus, Christian Vieider, Henrik Jakobsen. MEMS-Based Uncooled Infrared Bolometer Arrays - A Review. // Proc. of SPIE. - 2007. - Vol. 6836. - P. 125-139

12. J. Diezhandino, G. Vergara, G. Perez, I. Genova, M.T. Rodrigo, F.J. Sanchez, M. C. Torquemada, V. Villamayor, J. Plaza, I. Catal an, R. Almazan, M. Verd^ P.

Rodriguez, L.J. G'omez, M.T. Montojo. Monolithic integration of spectrally selective uncooled lead selenide detectors for low cost applications. // Appl. Phys. - 2003. - Lett. 83. - P.2751-2753

13. K. Tekaya, M. Fendler, D. Dumas, K. Inal, E. Massoni, Y. Gaeremynck, G. Druart, D. Henry. Hemispherical curved monolithic cooled and uncooled infrared focal plane arrays for compact cameras. // Infrared Technol. Appl. XL. - 2014. -Vol. 9070. - P. 810817

14. R. Fraenkel, J. Haski, U. Mizrahi, L. Shkedy, I. Shtrichman, E. Pinsky, Cooled and uncooled infrared detectors for missile seekers // Infrared Technol. Appl. XL. - SPIE. -T. 9070. - P. 211-220

15. P.L. Richards. Bolometers for infrared and millimeter waves // J. Appl. Phys. - 1994. - T. 76. - P. 1-24.

16. E.H. Putley. Solid state devices for infra-red detection // J. Sci. Instrum. - 1966. - T. 43. - №12. - P. 857

17. R. Taylor, R.W. Pratt, B.D. Caldwell. Alternative approach to aeroservoelastic design and clearance // IEE Proc. Control Theory Appl. - 1996. T. 143. - P. 1-8. 25

18. E. Fiorini. Physical motivations for thermal detectors // J. Low Temp. Phys. - 1993. -T. 93. - P. 189-200.

19. P. Vybornov, Y. Andreev, Perspective material and applications of uncooled metal bolometers // IEEE Sens. J. - 2016. - T. - 16. - № 16. - P. 6155-6160.

20. P.V. Karthik Yadav, Isha Yadav, B. Ajitha, Abraham Rajasekar, Sudha Gupta, Y. Ashok Kumar Reddy. Advancements of uncooled infrared microbolometer materials: A review // Sensors & Actuators: A. Physical. -2022. - T. 342. - 342. - P.113611

21. Кульчицкий Н.А., Наумов А.В.,Старцев В.В. Современное состояние и тенденции рынка микроболометров // XXV Международная научно-техническая конференция и школа по фотоэлектронике и приборам ночного видения. - 2018. -Том 2. - C. 363-366

22. C. Li, G.D. Skidmore, C. Howard, C.J. Han, L. Wood, D. Peysha, E. Williams, C. Trujillo, J. Emmett, G. Robas, D. Jardine, C.- F. Wan, E. Clarke. Recent development of ultra small pixel uncooled focal plane array at DRS // Proc. - SPIE. - 2007. - Vol.6542. -P.691-702

23. R. J. Blackwell, T. Bach, D. O'Donnell, J. Geneczko, M. Joswick. 17 цт pixel 640 x 480 microbolometer FPA development at BAE Systems // Proc. SPIE. - 2007. -Vol.6542. - P.660-663

24. D. Murphy, M. Ray, J. Wyles, C. Hewitt, R. Wyles, E. Gordon, K. Almada, T. Sessler, S. Baur, D. Van Lue, S. Black. 640 Ä~ 512 17 [im microbolometer FPA and sensor development // Proc. SPIE. - 2007. - Vol. 6542. - P.703-712

25. С. Д. Иванов, Э. Г. Косцов. Приемники теплового излучения неохлаждаемых мегапиксельных тепловизионных матриц (обзор) // Фотоэлектроника. Успехи прикладной физики. - 2017. - Том 5. - № 2. - C. 136-154

26. M. Kohin, N. Buttler. Performance limits of uncooled VOx microbolometer focal plane arrays // Proc. SPIE. - 2004. - Vol. 5406 . - P. 447-453

27. Ronald G Driggers, Richard Vollmerhausen, Joseph P Reynolds, Jonathan Fanning, Gerald C Holst. Infrared detector size: how low should you go? // Optical Engineering. -2012. - Vol. 51. Is. 6. - P. 063202-063202

28. P.L. Marasco, E.L. Dereniak. Uncooled infrared sensor performance // Proc. SPIE. -1993. - Vol. 2020. - P.363-378

29. V.Y. Zerov, V.G. Malyarov, I.A. Khrebtov. Calculational modeling of the main characteristics of an uncooled linear microbolometer array // Journal of Optical Technology. - 2004. - Vol.7. - No.3. - P. 153-157

30. P.W. Kruse. Can the 300 K radiating background noise limit be attained by uncooled thermal imagers? // Proc. SPIE. - 2004. - Vol.5406. - P.437-446

31. F. Niklaus, C. Jansson, A. Decharat, J.-E. Källhammer, H. Pettersson, G. Stemme. Uncooled Infrared Bolometer Arrays Operating in a Low to Medium Vacuum Atmosphere: Performance Model and Tradeoffs / Proc. SPIE. - 2007. -Vol. 6542. -P.437-446

32. F. Niklaus, A. Decharat, C. Jansson, G. Stemme. Performance Model for Uncooled Infrared Bolometer Arrays and Performance Predictions of Bolometers Operating at Atmospheric Pressure // Infrared Physics and Technology. - 2008. - T. 51. - №. - 3. -P.168-177

33. Robert B Darling and Shiho Iwanaga. Structure, properties, and MEMS and microelectronic applications of vanadium oxides // Sadhana. - 2009. - Vol. 34. - T. - 34. - P. 531-542.

34. Patent. 5367167. United States. Uncooled infrared detector and method for forming the same // William F. Keenan; Texas Instruments Incorporated. Application Number: 8/107,398. Filed: Aug 16, 1993. Date of Patent: Nov 22, 1994

35. J. Gou, J. Wang, W. Li, H. Tai, D. Gu, Y. Jiang. Terahertz absorption characteristics of NiCr film and enhanced absorption by reactive ion etching in a microbolometer focal plane array // J. Infrared Millim. Terahertz Waves. - 2013. -T. 34. - P. 431-436

36. D.T. Le, C.J. Jeon, K.W. Lee, Y.H. Jeong, J.S. Yun, D.H. Yoon, J.H. Cho. Characterization of ternary (Ni,Co,Mn)3O4 thin films for microbolometer applications // J. Alloy. Compd. - 2015. - T. 650. - P. 415-420

37. A. Banerjee, H. Satoh, A. Tiwari, C. Apriono, E.T. Rahardjo, N. Hiromoto, H. Inokawa. Width dependence of platinum and titanium thermistor characteristics for application in room-temperature antenna-coupled terahertz microbolometer // Jpn. J. Appl. Phys. - 2017. - T. 56. - P.04CC07

38. S.F. Gilmartin, K. Arshak, D. Collins, B. Lane, D. Bain, S.B. Newcomb, B. McCarthy, A. Arshak // Titanium hydride formation in current-biased titanium microbolometer and nanobolometer devices // Sensors and Transducers. - 2009. - T. 103.

- P. 83

39. S. Yoneoka, M. Liger, G. Yama, R. Schuster, F. Purkl, J. Provine, F.B. Prinz, R.T. Howe, T.W. Kenny. ALD-metal uncooled bolometer // 2011 IEEE 24th Int. Conf. MEMS. -2011. - P. 676-679

40. F. Purkl, T. English, G. Yama, J. Provine, A.K. Samarao, A. Feyh, G. O'Brien, O. Ambacher, R.T. Howe, T.W. Kenny. Sub-10 nanometer uncooled platinum bolometers via plasma enhanced atomic layer deposition // 2013 IEEE Int. Conf. Micro Electro Mech. Syst. - 2013. P. 185-188

41. P. Renoux, S.E. J'onsson, L.J. Klein, H.F. Hamann, S. Ingvarsson, Sub-wavelength bolometers: Uncooled platinum wires as infrared sensors // Opt. Express. - 2011. - T. 19.

- №. 9. - 8721-8727

42. A. Banerjee, H. Satoh, D. Elamaran, Y. Sharma, N. Hiromoto, H. Inokawa. Performance improvement of on-chip integrable terahertz microbolometer arrays using nanoscale meander titanium thermistor // J. Appl. Phys. - 2019. -T. - 125. - №. 21

43. P. Vybornov. Prospects of uncooled metal bolometers // IEEE Photonics Technol. Lett. - 2019. -T. 31. - P. 257-260

44. A. Gaitas, W. Zhu, N. Gulari, E. Covington, C. Kurdak. Characterization of room temperature metal microbolometers near the metal-insulator transition regime for scanning thermal microscopy // Appl. Phys. Lett. - 2009. -T. 95. - №. 15

45. L. Minkevicius, L. Qi, A. Siemion, D. Jokubauskis, A. Sesek, A. Svigelj, J. Trontelj, D. Seliuta, I. Kasalynas, G. Valusis. Titanium-based microbolometers: Control of spatial profile of terahertz emission in weak power sources // Appl. Sci. - 2020. - T. 10. - №. 10.

- P. 3400

46. Kimata M. Uncooled infrared focal plane arrays // IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering. - 2018. - Т. 13. - №. 1. - P. 4-12.

47. Atabaki A. H. et al. High-speed polysilicon CMOS photodetector for telecom and datacom // Applied Physics Letters. - 2016. - Т. 109. - №. 11.

48. Cao Lian-min, Zhang Ya-zhu, Sun Shi-jiao, Guo Hui, Zhang Zhen Structure design and test of MEMS thermocouple infrared detector // Microsystem Technologies. - 2018.

- T. 24. - P. 2463-2471

49. A. Graf, M. Arndt, M. Sauer and G. Gerlach. Review of micromachined thermopiles for infrared detection // Measurement Science and Technology. - 2007. - T. 18. P. R59-R75

50. HTS multichannel sensor. Datasheet, Heimann Sensors // www.heimannsensor.com, Дата обращения: февраль 2021

51. Pyroelectric detectors LHI 807TC/LHI 807. Datasheet, PerkinElmer // www.perkinelmer.com, Дата обращения: февраль 2021

52. Roger W. Whatmore; Samuel J. Ward. Pyroelectric infrared detectors and materials— A critical perspective // Journal of Applied Physics. - 2023. T. 133. - №. 8

53. D. Zhang, H. Wu, C. R. Bowen, and Y. Yang. Recent advances in pyroelectric materials and applications // Small. - 2021. - T. 17. - №. 51. - P. 2103960

54. Xiaohan Zeng, Wenbo Luo , Kaisheng Zhang, Shitian Huang, Yao Shuai, Xin Hao, Chuangui Wu, and Wanli Zhang. Wafer-Scale Fabrication of Silicon-Based LiTaO3 Pyroelectric Infrared Detectors by Bonding and Thinning Technology // IEEE Sensors Journal. - 2022. - Т. 22. - №. 18. - С. 17721-17726

55. C. Liu, J. Huang, and Ieee. Technical analysis on the pyroelectric infrared sensor in intrusion detection devices // 2017 32nd Youth Academic Annual Conference of Chinese Association of Automation (YAC). - 2017. - С. 991-994

56. Lang S. B. Pyroelectricity: from ancient curiosity to modern imaging tool // Physics today. - 2005. - T. 58. - №. 8. - P. 31-36

57. Aleksandrova M. Characterization of infrared detector with lead-free perovskite and core-shell quantum dots on silicon substrate // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2022. - T. 33. - №. 31. - P. 23900-23909

58. Schossig M., Norkus V., Gerlach G. Infrared responsivity of pyroelectric detectors with nanostructured NiCr thin-film absorber // IEEE Sensors Journal. - 2010. - T. 10. -№. 10. - P. 1564-1565

59. Wang J., Gou J., Li W. Preparation of room temperature terahertz detector with lithium tantalate crystal and thin film // Aip Advances. - 2014. - T. 4. - №. 2

60. Li L. et al. Scale effects of low-dimensional relaxor ferroelectric single crystals and their application in novel pyroelectric infrared detectors // Advanced Materials. - 2014. -T. 26. - №. 16. - P. 2580-2585

61. A. N. Belov, I. L. Kislova, D. V. Loktev, E. N. Redichev, A. A. Stroganov and A. V. Solnyshkin. Electrical characterization of poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene) nanocrystals embedded in porous alumina matrix // Journal of Advanced Dielectrics. -2018. - T. 8. - №. 01. - P. 1820001.

62. Nan Jia, Qian He, Jing Sun, Guangmei Xia, Rui Song. Crystallization behavior and electroactive properties of PVDF, P (VDF-TrFE) and their blend films // Polymer Testing. - 2017. - T. 57. - P. 302-306

63. Lovinger A. J. Ferroelectric polymers // Science. - 1983. - T. 220. - №. 4602. - P. 1115-1121

64. Salimi A., Yousefi A. A. Conformational changes and phase transformation mechanisms in PVDF solution-cast films // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. - 2004. - T. 42. - №. 18. - P. 3487-3495

65. Koga K., Ohigashi H. Piezoelectricity and related properties of vinylidene fluoride and trifluoroethylene copolymers // Journal of applied physics. - 1986. - T. 59. - №. 6. -P. 2142-2150.

66. A.J. Lovinger, T. Furukawa, G.T. Davis, M.G. Broadhurst. Crystallographic changes characterizing the Curie transition in three ferroelectric copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene: 1. As-crystallized samples // Polymer. - 1983. - T. 24. - №. 10. -P. 1225-1232

67. Z.J. Hu, M.W. Tian, B. Nysten, A.M. Jonas. Regular arrays of highly ordered ferroelectric polymer nanostructures for non-volatile low-voltage memories // Nature materials. - 2009. - T. 8. - №. 1. - P. 62-67

68. Q.P. Zhang, W.M. Xia, Z.G. Zhu, Z.C. Zhang. Crystal phase of poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) synthesized via hydrogenation of poly (vinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene) // Journal of applied polymer science. - 2013. - T. 127. - №. 4. - P. 3002-3008

69. Z.Y. Wang, K.H. Su, H.Q. Fan, Z.Y. Wen. Structure and electric properties of poly (vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene) copolymer studied with density functional theory // Polymer. - 2007. - T. 48. - №. 24. - P. 7145-7155

70. Lang S. B., Muensit S. Review of some lesser-known applications of piezoelectric and pyroelectric polymers // Applied Physics A. - 2006. - T. 85. - P. 125-134.

71. Köhler R., Neumann N., Hofmann G. Pyroelectric single-element and linear-array sensors based on P (VDF/TrFE) thin films // Sensors and Actuators A: Physical. - 1994. - T. 45. - №. 3. - P. 209-218

72. N. Neumann, R. Kohler, R. Gottfried-Gottfried, N. He. Pyroelectric sensors and arrays based on P (VDF/TrFE) copolymer films // Integrated Ferroelectrics. - 1995. - T. 11. - №. 1-4. - P. 1-14.

73. Binnie T. D. et al. An integrated 16/spl times/16 PVDF pyroelectric sensor array // IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. - 2000. - T. 47. -№. 6. - P. 1413-1420

74. G. Garcia-Valdivieso, J.J. Vel'azquez-Salazar, J.E. Samaniego-Benitez, H.J. Ojeda-Galvan1, M.J. Arellano-Jimenez2, K.G.H. Martinez-Reyna1, M. Jose-Yacaman, H. R. Navarro-Contreras. Zinc oxide decorated multi-walled carbon nanotubes: their bolometric properties // Nanotechnology. - 2018. - T. 29. - №. 12. - P. 125607

75. Saxena R. S. et al. Study of performance degradation in titanium microbolometer IR detectors due to elevated heating // Infrared Physics & Technology. - 2011. - T. 54. - №. 4. - P. 343-352

76. R.K. Bhan, R.S. Saxena, C.R. Jalwania, S.K. Lomash. Uncooled infrared microbolometer arrays and their characterisation techniques // Defence Science Journal. -2009. - T. 59. - №. 6. - P. 580

77. Schoeman J., Du Plessis M. An analytic model employing an elliptical surface area to determine the gaseous thermal conductance of uncooled VOx microbolometers // Sensors and Actuators A: Physical. - 2016. - T. 250. - P. 229-236

78. M.H. Unewisse, B.I. Craig, K.C. Liddiard, D. Science, T. Organisation, Growth and properties of semiconductor bolometers for infrared detection // Growth and Characterization of Materials for Infrared Detectors II. - SPIE, 1995. - T. 2554. - P. 4354

79. Elfiner M. Vacuum quality evaluation for uncooled micro bolometer thermal imager sensors // Microelectronics Reliability. - 2014. - T. 54. - №. 9-10. - P. 1758-1763 59

80. Radiation stability of prototype ITER-type resistive bolometers with improved electrical contacts // Fusion Engineering and Design. - 2012. - T. 87. - №. 1. - P. 61-66

81. Mahmood A., Butler D. P., Celik-Butler Z. Micromachined bolometers on polyimide // Sensors and Actuators A: Physical. - 2006. - T. 132. - №. 2. - P. 452-459

82. D. Doenitz, R. Kleiner, D. Koelle, T. Scherer, K.F. Schuster. Imaging of thermal domains in ultrathin NbN films for hot electron bolometers // Applied physics letters. -2007. - T. 90. - №. 25

83. Liu S. et al. Lao.7Sro.3MnO3 suspended microbridges for uncooled bolometers made using reactive ion etching of the silicon substrates // Microelectronic engineering. - 2013. - T. 111. - P. 99-104

84. R. Ambrosio, M. Moreno, J. Mireles, A. Torres, A. Kosarev, A. Heredia. An overview of uncooled infrared sensors technology based on amorphous silicon and silicon germanium alloys // physica status solidi c. - 2010. - T. 7. - №. 3-4. - P. 11801183

85. Judy J. W. Microelectromechanical systems (MEMS): fabrication, design and applications // Smart materials and Structures. - 2001. - T. 10. - №. 6. - C. 1115

86. Talghader J. J., Gawarikar A. S., Shea R. P. Spectral selectivity in infrared thermal detection // Light: Science & Applications. - 2012. - T. 1. - №. 8. - P. e24-e24

87. Wilson L. International technology roadmap for semiconductors (ITRS) // Semiconductor Industry Association. - 2013. - T. 1

88. S. H. Jo, T. Kumar, S. Narayanan, W. D. Lu, and H. Nazarian. 3D-stackable crossbar resistive memory based on field assisted superlinear threshold (FAST) selector // 2014 IEEE international electron devices meeting. - IEEE. - 2014. - P. 6.7. 1-6.7. 4

89. Bai Y. et al. Stacked 3D RRAM array with graphene/CNT as edge electrodes // Scientific reports. - 2015. - T. 5. - №. 1. - P. 13785

90. C.-L. Tsai, F. Xiong, E. Pop, and M. Shim. Resistive random access memory enabled by carbon nanotube crossbar electrodes // Acs Nano. - 2013. - T. 7. - №. 6. - P. 53605366

91. Hwan Kim G. et al. Schottky diode with excellent performance for large integration density of crossbar resistive memory // Applied Physics Letters. - 2012. - T. 100. - №. 21

92. Kannan S. et al. Sneak-path testing of crossbar-based nonvolatile random access memories // IEEE Transactions on Nanotechnology. - 2013. - T. 12. - №. 3. - P. 413426

93. E. Zamanidoost, F. M. Bayat, D. Strukov, and I. Kataeva. Manhattan rule training for memristive crossbar circuit pattern classifiers // 2015 IEEE 9th International Symposium on Intelligent Signal Processing (WISP) Proceedings. - IEEE. - 2015. - P. 1-6

94. Zhang L., Chang Z. J. A memristor-crossbar/CMOS integrated network for pattern classification and recognition // International Conference on Computer Information Systems and Industrial Applications. - Atlantis Press. - 2015. - P. 670-674

95. Bennett C. H. et al. Supervised learning with organic memristor devices and prospects for neural crossbar arrays // Proceedings of the 2015 IEEE/ACM International Symposium on Nanoscale Architectures (NANOARCH' 15). - IEEE.- 2015. - P. 181186

96. P. Lugli, A. Mahmoud, G. Csaba, M. Algasinger, M. Stutzmann, and U. Ruhrmair. Physical unclonable functions based on crossbar arrays for cryptographic applications // International journal of circuit theory and applications. - 2013. - T. 41. - №. 6. - P. 619633

97. U. Ruhrmair, C. Jaeger, M. Bator, M. Stutzmann, P. Lugli, and G. Csaba. Applications of high-capacity crossbar memories in cryptography // IEEE Transactions on Nanotechnology. - 2010. - T. 10. - №. 3. - P. 489-498

98. Jo S. H., Kim K. H., Lu W. High-density crossbar arrays based on a Si memristive system // Nano letters. - 2009. - T. 9. - №. 2. - P. 870-874

87. Gwang-Jae Jeon, Woo Young Kim, Hyun Bin Shim, and Hee Chul Lee. Nanoporous Pirani sensor based on anodic aluminum oxide // Applied Physics Letters. - 2016. - T. 109. - №. 12

88. Jeon G. J., Kim W. Y., Lee H. C. Thin-film vacuum packaging based on porous anodic alumina (PAA) for infrared (IR) detection // SENSORS, 2012 IEEE. - IEEE, 2012. - P. 1-4.

89. Wilson L. International technology roadmap for semiconductors (ITRS) // Semiconductor Industry Association. - 2013. - T. 1

90. S. H. Jo, T. Kumar, S. Narayanan, W. D. Lu, and H. Nazarian. 3D-stackable crossbar resistive memory based on field assisted superlinear threshold (FAST) selector // 2014 IEEE international electron devices meeting. - IEEE. - 2014. - P. 6.7. 1-6.7. 4

91. Bai Y. et al. Stacked 3D RRAM array with graphene/CNT as edge electrodes // Scientific reports. - 2015. - T. 5. - №. 1. - P. 13785

92. C.-L. Tsai, F. Xiong, E. Pop, and M. Shim. Resistive random access memory enabled by carbon nanotube crossbar electrodes // Acs Nano. - 2013. - T. 7. - №. 6. - P. 53605366

93. Hwan Kim G. et al. Schottky diode with excellent performance for large integration density of crossbar resistive memory // Applied Physics Letters. - 2012. - T. 100. - №. 21

94. Kannan S. et al. Sneak-path testing of crossbar-based nonvolatile random access memories // IEEE Transactions on Nanotechnology. - 2013. - T. 12. - №. 3. - P. 413426

95. E. Zamanidoost, F. M. Bayat, D. Strukov, and I. Kataeva. Manhattan rule training for memristive crossbar circuit pattern classifiers // 2015 IEEE 9th International Symposium on Intelligent Signal Processing (WISP) Proceedings. - IEEE. - 2015. - P. 1-6

96. Zhang L., Chang Z. J. A memristor-crossbar/CMOS integrated network for pattern classification and recognition // International Conference on Computer Information Systems and Industrial Applications. - Atlantis Press. - 2015. - P. 670-674

97. Bennett C. H. et al. Supervised learning with organic memristor devices and prospects for neural crossbar arrays // Proceedings of the 2015 IEEE/ACM International Symposium on Nanoscale Architectures (NANOARCH' 15). - IEEE.- 2015. - P. 181186

98. P. Lugli, A. Mahmoud, G. Csaba, M. Algasinger, M. Stutzmann, and U. Ruhrmair. Physical unclonable functions based on crossbar arrays for cryptographic applications // International journal of circuit theory and applications. - 2013. - Т. 41. - №. 6. - P. 619633

99. U. Ruhrmair, C. Jaeger, M. Bator, M. Stutzmann, P. Lugli, and G. Csaba. Applications of high-capacity crossbar memories in cryptography // IEEE Transactions on Nanotechnology. - 2010. - Т. 10. - №. 3. - P. 489-498

100. Standard Test Method for Noise Equivalent Temperature Difference of Thermal Imaging Systems. Designation: E1543 - 00 (Reapproved 2011)

101. Demidov Y. A. et al. 2D-printing Features of Metal, Semiconductor and Insulator Local Layers on Substrate // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). - IEEE. - 2020. - P. 2127-2130

102. Пестов Г.Н. Особенности 2D-печати локализованных металлических, полупроводниковых и диэлектрических слоев / Сборник тезисов докладов 27-й Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2020». - 2020. - С. 8

103. Solnyshkin A. V. et al. Dynamic pyroelectric response of composite based on ferroelectric copolymer of poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene) and ferroelectric ceramics of barium lead zirconate titanate // Applied Physics A. - 2015. - Т. 121. - P. 311-316.

104. Omote K., Ohigashi H., Koga K. Temperature dependence of elastic, dielectric, and piezoelectric properties of "single crystalline''films of vinylidene fluoride trifluoroethylene copolymer // Journal of applied physics. - 1997. - Т. 81. - №. 6. - P. 2760-2769.

105. Hu X. et al. Enhanced piezoelectric coefficient of PVDF-TrFE films via in situ polarization // Frontiers in Energy Research. - 2021. - Т. 9. - P. 621540.

106. Cai A. et al. Thermal conductivity of anodic alumina film at (220 to 480) K by laser flash technique // Journal of Chemical & Engineering Data. - 2010. - Т. 55. - №. 11. - P. 4840-4843.

107. Huang C. H., Sun X. H., Sun Y. H. Effect of characteristic size on the effective thermal conductivity of anodic aluminum oxide (AAO) porous thin films // Advanced Materials Research. - 2012. - Т. 399. - P. 641-645.

108. Lee J. et al. Thermal conductivity of anodized aluminum oxide layer: The effect of electrolyte and temperature // Materials Chemistry and Physics. - 2013. - Т. 141. - №. 23. - P. 680-685.

109. Belov A. N. et al. Formation of Piezo-and Pyroelectric Matrices with the Use of Nanoprofiled Silica //Nanotechnologies in Russia. - 2018. - Т. 13. - С. 609-613.

110. Belov A. N. et al. Resistive switching of CuO nanofibers embedded into hollow channels of SiO2 layer //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2019. - Т. 1400. - №. 5. - С. 055006.

111. Belov A. N. et al. Features of Creating Nanostructured TiO2-Al2O3 Layers for Superdense Storage Media with an Addressing System Based on Crossbars //Nanobiotechnology Reports. - 2021. - Т. 16. - №. 6. - С. 836-839.

112. Solnyshkin A. V. et al. Dielectric dispersion of polycrystalline ferroelectric-semiconductor Sn2P2S6 films //Thin Solid Films. - 2018. - Т. 653. - С. 24-28.

113. Demidov Y. A. et al. A X B 6 Memristor Structures for Neuromorphic Calculations //2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). - IEEE, 2020. - С. 2131-2134.

114. Пестов Г.Н. Создание сегнетоэлектрических матриц с использованием нанопрофилированного оксида кремния / Сборник тезисов докладов 26-я Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2019». - 2019. - С. 5

115. Пестов Г.Н. Особенности формирования слоев ниобата лития методом пиролиза аэрозолей / Сборник тезисов докладов 28-я Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2021». - 2021. - С. 4

116. Li A. P., Muller F., Birner A., Nielsch K., Gosele U. Hexagonal pore arrays with a 50-420 nm interpore distance formed by self-organization in anodic alumina // Journal of Applied Physics. -1998. - Vol.84. - No.11. -P.6023-6026.

117. Белов А. Н. и др. Особенности формирования маски пористого анодного оксида алюминия для плазменного локального травления кремния //Российские нанотехнологии. - 2011. - Т. 6. - №. 11-12. - С. 48-52.

118. Белов А.Н., Гаврилов С.А., Шевяков В.И. Особенности получения наноструктурированного анодного оксида алюминия // Российские нанотехнологии. - 2006. - т.1.-№1-2.-С.223-227

119. Aglieri V. et al. Resistive switching in microscale anodic titanium dioxide-based memristors //Superlattices and Microstructures. - 2018. - Т. 113. - С. 135-142.

120. A. N. Belov Local etching of silicon using a solid mask from porous aluminum oxide // Semiconductors.- 2008.- Vol. 42.- No. 13.-P.1519-1521

121. Cauda V. et al. Confined polymeric nanowires into porous alumina matrix as composite piezoelectric membrane for sensing applications //ECCM15—15th European Conf. Composite Materials. - 2012.

122. Cauda V. et al. Nanoconfinement: an effective way to enhance PVDF piezoelectric properties //ACS applied materials & interfaces. - 2013. - Т. 5. - №. 13. - С. 6430-6437.

123. Zou L. et al. Novel tactile sensor technology and smart tactile sensing systems: A review //Sensors. - 2017. - Т. 17. - №. 11. - С. 2653.

124. González M. G., Sorichetti P. A., Santiago G. D. Reducing the capacitance of piezoelectric film sensors //Review of Scientific Instruments. - 2016. - Т. 87. - №. 4.

Приложение

«УТВЕРЖДАЮ»

Генеральный директор ^Мшфлдатчик», к.т.н.

_Д.В. Локтев 2023 г.

Акт о внедрении

результатов кандидатской диссертационной работы Пестова Г.Н. «Разработка методов синтеза пироэлектрической матрицы на основе пористого наноструктуриро-

ванного оксида кремния»

Настоящим актом подтверждается, что на предприятии внедрены результаты кандидатской диссертации Пестова Г.Н. Предложенная технология формирования пористых наноструктурированных мембран была внедрена в производство для создания микроразмерных чувствительных элементов датчиков низкого давления. Изготовленные экспериментальные образцы вакуумных датчиков показали достаточно высокую чувствительность в диапазоне 10"2-102 Па.

Ведущий инженер

Дементьев И.О.

«УТВЕРЖДАЮ»

Генеральный директор ООО НПП «НаноИнТех» доктор технических наук

Акт о внедрении

результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук «Разработка методов синтеза пироэлектрической матрицы на основе пористого наноструктурированного оксида кремния» Пестова Григория Николаевича

Разработанные, в рамках диссертационного исследования Пестова Г.Н. методы плазменного профилирования поверхности полупроводников с использованием периодических наноструктурированных масок используются на нашем предприятии для формирования элементов тепловых микроэлектромеханических систем. Внедрение этих методов, обеспечило значительное снижение тепловых потерь чувствительного элемента в подложку, что в свою очередь позволило улучшить их функциональные характеристики.

Ведущий специалист

У.В. Белова

АКТ

о внедрении результатов диссертационной работы Пестова Григория Николаевича

Настоящим актом подтверждается, что методики, разработанные Пестовым Г.Н. в ходе работы над кандидатской диссертацией «Разработка методов синтеза пироэлектрической матрицы на основе пористого наноструктурированного оксида кремния», а именно, методы плазменного профилирования слоев оксида кремния с использованием самоорганизующейся маски пористого анодного оксида алюминия, и разработка макета тепловизионной пироэлектрической матрицы, использованы в федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники» при выполнении НИР «Исследование механизмов формирования самоорганизующихся наноструктурированных матриц для создания на их основе сверхплотных функциональных сред», по Соглашению о предоставлении субсидии из федерального бюджета на финансовое обеспечение выполнения государственного задания на оказание государственных услуг (выполнение работ) №20-38-90026\20 от 17.09.2020 г. Шифр темы АААА-А20-120100690079-3, в гранте РНФ 2015-2017 гг. 1519-00138 «Разработка комбинированных методов синтеза функциональных слоев для наноэлектроники и микросистемной техники», в гранте РНФ 2018-2019 гг. 15-19-00138-П «Разработка комбинированных методов синтеза функциональных слоев для наноэлектроники и микросистемной техники», в гранте РНФ 2022-2023 гг. 22-29-01102 «Разработка принципов создания функциональных матричных наноструктур с системой адресации перекрестных шин с использованием методов самоорганизации и аддитивных технологий», в МД-1391.2017.8 «Исследование механизмов формирования пироэлектрических полимеров и композитов для высокочувствительных неохлаждаемых тепловизионных устройств» 2017-

2018 гг.

Заместитель заведующего кафедрой ИЭМС, доктор технических наук, профессор

Крупкина Т.Ю.