Влияние водородсодержащих газов на электрические характеристики МДП-структур и МДП-диодов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Дученко, Мария Олеговна

• Дученко, Мария Олеговна
• кандидат физико-математических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Дученко, Мария Олеговна

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Полупроводниковые структуры с каталитическим затвором чувствительные к восстановительным газам

1.1. Физико-химические основы детектирования газов с помощью полупроводниковых структур

1.1.1. Принцип работы полупроводниковых устройств, используемых для измерения концентрации газов

1.1.2. Каталитическое действие переходных металлов

1.1.3. Поверхностные реакции в смесях водород-инертный газ и водород-воздух

1.2. Основные факторы, определяющие чувствительность газовых сенсоров

1.2.1. Рабочая температура

1.2.2. Материал, структура и толщина затвора

1.2.3. Толщина диэлектрика

1.2.4. Влияние влажности и эффектов старения на чувствительность газовых сенсоров

1.3. Кинетические характеристики сенсоров

1.4. Селективность датчиков на основе полупроводниковых структур

1.5. Предполагаемые механизмы отклика газовых сенсоров на основе полупроводниковых структур

1.6. Выводы и постановка задачи

2. Методика эксперимента

2.1. Технология изготовления МДП-структур

2.2. Методика измерений

3. Влияние водорода на электрические характеристики кремниевых МДП-

структур

3.1. Структуры Pd-Si02-p-Si

3.2. Структуры Pd-Si02-n-Si

3.3. Обсуждение экспериментальных результатов

3.3.1. Вольт-фарадные характеристики, плотность поверхностных состоянийбб

3.3.3. Вольт-сименсные характеристики

3.3.4. Физическая модель влияния водорода на электрические характеристики МДП-структур

3.4. Влияние термического отжига на электрические характеристики и сенсорные свойства МДП-структур

3.5. Выводы

4. Влияние водорода на электрические характеристики туннельных МДП-диодов на основе кремния

4.1. МДП-диоды на основе кремния п-типа

4.1.1. МДП-диоды на основе кремния с удельным сопротивлением р=5-7 Омсм (dPd=l00,300 нм )

4.1.2. МДП-диоды на основе кремния с удельным сопротивлением р=80 Ом см (dpd=30,100 нм )

4.2. МДП-диоды на основе кремния р-типа

4.3. Обсуждение экспериментальных результатов

4.3.1. Вольт-фарадные характеристики

4.3.2. Вольт-амперные характеристики

4.3.2.1. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики

4.3.2.2. Зависимость поверхностного потенциала от напряжения

4.3.2.3. Распределение плотности поверхностных состояний по энергиям

в запрещенной зоне кремния

4.3.2.4. Обратная ветвь вольт-амперной характеристики

4.3.3. Вольт-сименсные характеристики

4.4.4. Физическая модель влияния водорода на электрические характеристики туннельных МДП-диодов

4.4. Влияние термического отжига на сенсорные свойства МДП-диодов

4.6. Выводы

5. Влияние водорода на электрические характеристики МДП-диодов на основе арсенида галлия

5.1 МДП-диоды на основе n-GaAs, не подвергнутые термическому отжигу

5.2 МДП-диоды на основе n-GaAs, подвергнутые термическому отжигу

5.3 Обсуждение результатов

5.3.1 Вольт-амперные характеристики

5.3.2. Распределение плотности поверхностных состояний по энергиям в запрещенной зоне GaAs

5.3.3. Физическая модель влияния водорода на электрические характеристики МДП-диодов на основе GaAs

5.4 Выводы

6. Влияние аммиака на электрические характеристики МДП-структур и МДП-диодов на основе кремния

6.1. МДП-структуры

6.2 МДП-диоды

6.3. Обсуждение экспериментальных результатов

6.4. Выводы

Список литературы

Приложение 1

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние водородсодержащих газов на электрические характеристики МДП-структур и МДП-диодов»

Введение

Одной из важных задач современного приборостроения является разработка высокочувствительных и быстродействующих датчиков химического состава газов (сенсоров). Из анализа литературных источников, опубликованных к началу выполнения данной диссертационной работы, следовало, что одним из перспективных направлений сенсорики является использование структур металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) и туннельных МДП-диодов в качестве малогабаритных сенсоров водородосодержащих газов.

В последнее десятилетие велись интенсивные работы по изучению влияния температуры, материала электрода (ТЧ, Рс1,1г), его толщины и морфологии, парциального давления (или концентрации) исследуемого газа на величину отклика МДП-структур, а также на времена отклика и восстановления. Однако разными авторами в качестве объектов исследования использовались МДП-структуры или МДП-диоды, изготовленные в различных технологических условиях, и, как правило, исследования проводились по узкому кругу перечисленных вопросов. Несмотря на то, что к настоящему времени был накоплен большой эмпирический материал по данной проблеме, вместе с тем отсутствовали комплексные исследования, устанавливающие причинно-следственные связи между материалом и толщиной полевого электрода, толщиной диэлектрика, парциальным давлением газа, с одной стороны, и электрическими и газочувствительными характеристиками однотипных МДП-структур (или МДП-диодов), изготовленных по одной или близким технологиям, с другой стороны.

Разработанная ранее модель воздействия газа на характеристики полупроводниковых структур, основанная на особенности каталитической активности тонких металлических пленок, нанесенных на подложку (полупроводник или диэлектрик), не учитывала ряд важных обстоятельств, а именно, процессов в диэлектрике, на границе раздела диэлектрик-полупроводник, в приповерхно-

стном слое полупроводника, и не всегда объясняла наблюдаемые экспериментально закономерности поведения исследуемых полупроводниковых структур. В то же время для разработки научно-обоснованной технологии изготовления оптимального варианта газовых сенсоров необходима физическая модель воздействия водородосодержащих газов на полупроводниковые структуры, адекватно отражающая все особенности этого процесса. Перечисленные выше обстоятельства стимулировали постановку данной диссертационной работы.

Целью настоящей работы является исследование закономерностей влияния водорода и аммиака на электрические характеристики полупроводниковых структур для установления природы физических процессов, происходящих в них под воздействием газа, и определения оптимальных режимов эксплуатации газовых сенсоров. Для решения поставленной задачи было запланировано исследовать:

1. Влияние водорода на вольт-фарадные характеристики (ВФХ) и вольт-сименсные характеристики (ВСХ) МДП-структур на основе п- и р- с различной толщиной диэлектрического слоя.

2. Особенности вольт-амперных характеристик (ВАХ), а также ВФХ и ВСХ МДП-диодов на основе и ОаАв с туннельно тонким диэлектриком, используемых в качестве газочувствительных элементов, и влияние на них водорода.

3. Влияние термического отжига на электрические и газочувствительные характеристики МДП-структур на основе 81 и туннельных МДП-диодов на основе

и ОаАз.

4. Влияние аммиака на электрические характеристики МДП-структур и туннельных МДП-диодов на основе п-Бг

Научная новизна работы заключается в следующем: Предложена модель воздействия водорода на электрические характеристики МДП-структур и туннельных МДП-диодов, в которой учитывается не только изменение контактной разности потенциалов за счет изменения работы

выхода электронов из каталитического металла, но и диффузия атомов газа в диэлектрик с последующей их хемосорбцией на границе раздела изолятор-полупроводник, приводящей к изменению положительного заряда в диэлектрике.

Проведены комплексные исследования электрических характеристик сенсоров в зависимости от различных факторов, в том числе, от толщины изолирующего слоя МДП-структуры. Показано, что уменьшение толщины диэлектрика приводит к повышению величины отклика сенсора и чувствительности к

Разработана методика обработки прямой ветви ВАХ для туннельных МДП-диодов, позволяющая рассчитывать зависимость поверхностного потенциала (ф8) от напряжения (Ц) и распределение плотности поверхностных состояний (ПС) по энергиям (^(Е)) в запрещенной зоне полупроводника в интервале напряжений, где модуляция емкости на ВФХ незначительна. Кроме того, метод определения ф3(и) из ВАХ позволяет проследить влияние водорода на поверхностный потенциал и плотность ПС в тех рбластях поверхности кремния, V. через которые протекает основная часть прямого тока.

Исследовалась реакция на водородосодержащие газы активной прово-

I

димости МДП-структур и туннельных МДП-диодов. Из сравнительного анализа; величины отклика кремниевых структур на постоянном и переменном сигнале при фиксированной концентрации водорода впервые предложено в качестве наиболее чувствительного параметра использовать активную проводимость. / Впервые изучено влияние термического отжига на величину отклика и чувствительность кремниевых МДП-структур и туннельных МДП-диодов на основе кремния и арсенида галлия к водородосодержащим газам. Установлено, что в результате термообработки возрастает величина отклика и чувствительность к водороду и аммиаку, снижается минимальная пороговая концентрация, которую способен детектировать сенсор.

водороду

Практическая ценность работы.

Показано, что для сенсоров на основе кремниевых туннельных МДП-диодов в качестве измеряемого параметра, отслеживающего изменение концентрации газа, наиболее целесообразно использовать активную проводимость.

Установлены оптимальные режимы термообработки структур Рё-п-СаАя для получения максимальной величины отклика и чувствительности к водороДУ-

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных сессиях Сибирского физико-технического института (г. Томск 1994г, 1996г), региональной конференции по проблемам и перспективам развития производственного объединения ТНХК (г. Томск 1993г), региональной научно-технической конференции "Радиотехнические и информационные системы и устройства" (г. Томск 1994г), III международной конференции "Измерение, контроль и автоматизация производственных процессов" (г. Барнаул 1994г).

Структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложения.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, изложены новые научные результаты и положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена анализу литературных данных, опубликованных к моменту написания диссертации и касающихся физико-химических основ детектирования водородосодержащих газов с помощью полупроводниковых структур с каталитическим затвором. Рассмотрены основные факторы, определяющие чувствительность и быстродействие газовых сенсоров (в частности, толщина и морфология полевого электрода). Анализируются предполагаемые механизмы адсорбционного отклика.

Во второй главе представлена методика эксперимента. Описывается технология изготовления МДП-структур на основе п- и р-8г и туннельных МДП-

диодов на основе и ОаАэ. Описана методика измерений электрических характеристик.

В третьей главе анализируются результаты, полученные при исследовании влияния водорода на ВФХ и ВСХ кремниевых МДП-структур с разной толщиной диэлектрика. Обсуждаются зависимости газочувствительных параметров МДП-структур от температуры и концентрации водорода в газовой смеси. Предложена физическая модель воздействия водорода на электрические свойства МДП-структур, позволяющая объяснить наблюдаемые закономерности.

В четвертой главе обсуждаются результаты исследований влияния водорода на ВФХ, ВСХ и ВАХ кремниевых МДП-диодов с туннельно тонким диэлектриком, различной толщиной и способом получения каталитического затвора. Представлена методика, позволяющая рассчитывать зависимость поверхностного потенциала от напряжения и распределение плотности ПС по энергиям в запрещенной зоне полупроводника с помощью прямой ветви ВАХ МДП-диодов. Показано, что термический отжиг улучшает газочувствительные свойства диодов.

Пятая глава посвящена исследованию влияния термического отжига на ВАХ туннельных МДП-диодов на основе п-ОаАв, а также изучению зависимостей газочувствительных параметров от режима термообработки и концентрации водорода в газовой смеси. Показано, что чувствительность к водороду сенсоров, прошедших отжиг при оптимальных условиях, оказывается выше по сравнению с кремниевыми МДП-диодами.

В шестой главе представлены результаты исследования влияния аммиака на ВФХ, ВСХ МДП-структур, а также ВАХ МДП-диодов на основе п-81 с разной толщиной и материалом каталитического затвора. Показано, что влажность газа существенно влияет на выбор рабочей температуры сенсора.

В заключении приводятся основные выводы по результатам диссертационной работы.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Эффект изменения электрических характеристик для МДП-структур на основе п- и р- независимо от толщины диэлектрика, а также туннельных МДП-диодов на основе ОаАз обусловлен диссоциативной адсорбцией

водорода на у

каталитическом электроде, в результате чего происходит уменьшение работы выхода электронов из металла и, следовательно, контактной разности потенциалов. Диффузия атомов водорода к границе раздела диэлектрик-полупроводник с последующей хемосорбцией приводит к увеличению плотности положительного заряда в диэлектрике. В основном эти эффекты обуславливают изменение поверхностного потенциала, напряжения плоских зон и сдвиг ВАХ, ВФХ и ВСХ вдоль оси напряжений, что в свою очередь, приводит к увеличению (или снижению) прямого и обратного тока, емкости и активной проводимости при переходе от комнатной атмосферы к водородосодержащей среде.

2. В МДП-диодах на основе п-81 и п-ОаАз, прямой ток которых обусловлен тун-нелированием электронов из зоны проводимости полупроводника через диэлектрическую пленку в металл, прямую ветвь ВАХ в интервале напряжений, при которых в МДП-диоде реализуется режим обеднения или слабой инверсии, можно использовать для определения зависимости поверхностного потенциала от напряжения и распределения плотности ПС по энергиям в запрещенной зоне полупроводника. Уменьшение исходного изгиба зон в водородосодержащей газовой смеси происходит в основном вследствие увеличения плотности положительного заряда в диэлектрике за счет хемосорбции атомов водорода на поверхности полупроводника. При этом изменения зависимости ср8 от и и формы прямой ветви ВАХ обусловлены изменением распределения плотности ПС по энергиям в верхней половине запрещенной зоны полупроводника в результате

проникновения атомов водорода в приповерхностный слой полупроводника, где они играют роль дополнительных точечных дефектов, в том числе ПС. 3. Термический отжиг МДП-структур и туннельных МДП-диодов при определенных условиях приводит к повышению величины отклика и чувствительности к водороду и аммиаку, а также снижению минимальной пороговой концентрации водорода, которую способен детектировать сенсор. Это, в свою очередь, обусловлено увеличением степени дисперсности каталитического электрода за счет образования включений другой фазы (например, силицидов палладия), а также повышением коэффициента диффузии атомов водорода через диэлектрик, благодаря упорядочению его структуры и уменьшению концентрации ловушек.

1. Полупроводниковые структуры с каталитическим затвором чувствительные к восстановительным газам

1.1. Физико-химические основы детектирования газов с помощью полупроводниковых структур

1.1.1. Принцип работы полупроводниковых устройств, используемых для измерения концентрации газов

В основе работы сенсоров, то есть приборов, предназначенных для преобразования воздействий внешней среды в электрический сигнал, лежит изменение их характеристик, таких как прямой и обратный ток, емкость, фототок, спектральная чувствительность, пороговое напряжение и другие в соответствующей газовой среде. Все указанные параметры могут быть использованы для определения концентрации газа.

Принцип работы МДП-прибора заключается в изменении концентрации носителей заряда в приповерхностной области полупроводника под воздействием приложенного напряжения. В настоящее время используют два метода измерения электрических характеристик таких структур в газовой среде. В первом случае измеряется зависимость полной емкости от приложенного напряжения (вольт-фарадная характеристика или С-И-характеристика) МДП-конденсатора, из которой определяют напряжение плоских зон, иго [1]. Воздействие водоро-досодержащего газа вызывает сдвиг ВФХ вдоль оси напряжений. При этом в соответствии с концентрацией газа изменяется напряжение плоских зон, и отклик на действие газа фиксируется как изменение напряжения плоских зон А ипз [2-4].

В другом варианте чувствительного элемента используется эффект изменения концентрации носителей заряда в приповерхностной области полупроводника, вызывающий модуляцию проводимости инверсионного слоя между

областями стока и истока МДП-транзистора. Отклик сенсора на водород в этом случае наблюдается как сдвиг вольт-амперной характеристики (ВАХ) стока и изменение порогового напряжения (Лит) [5].

Для исследования характеристик газочувствительных структур на основе диодов с барьером Шоттки (ДБШ) используются также два метода: измерение вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик. Как известно, контакт металл-полупроводник обладает выпрямляющими свойствами и имеет нелинейную ВАХ, которая описывается выражениями [6]:

где I, 18 - прямой ток и ток насыщения, соответственно; и - напряжение на управляющем электроде; Ь -коэффициент идеальности; к-постоянная Больцма-

Б-площадь управляющего электрода; Фб-высота барьера Шоттки. В общем случае высота барьера Шоттки зависит от работы выхода металла и плотности поверхностных состояний (ПС) [7].

Согласно полученным экспериментальным данным, при воздействии водорода на структуры палладий-полупроводник п-типа прямые и обратные токи возрастают [1, 8-11]. Поэтому мерой чувствительности ДБШ к газу может служить отношение тока в водородосодержащей атмосфере (1н) к исходному току (I) при постоянном значении напряжения на управляющем электроде. Высокая чувствительность к газу датчиков на основе ДБШ определяется сильной экспоненциальной зависимостью тока от высоты барьера, величина которого изменяется при напуске газа [9,11]. Емкость контактов металл-полупроводник в атмосфере водорода возрастает, причем величина изменения емкости, так же как и тока в атмосфере водорода является функцией напряжения [12].

ал)

18=8А*Т2 ехрГ-^ ,

V кТУ

(1.2)

на; Т- абсолютная температура; А*-постоянная Ричардсона; е-заряд электрона;

1.1.2. Каталитическое действие переходных металлов

Исследования, проводимые в последние примерно 20 лет, показали, что наиболее чувствительными к различным газам являются структуры, металлический электрод которых выполнен из переходных металлов. Дело в том, что металлы типа палладия (Рс1), платины (Р1;), никеля (№), иридия (1г) обладают каталитической активностью по отношению к водороду и водородосодержащим газам. При использовании их в качестве управляющего электрода в газочувствительных полупроводниковых структурах протекают три основных процесса. Это адсорбция и диссоциация молекул прибывающего газа на поверхности электрода, диффузия атомов к границе раздела металл-подложка, адсорбция атомов газа на этой границе как некоторых диполей [13].

Первый процесс заключается в том, что водород или водородосодержа-щие молекулы после адсорбции на поверхности металла, диссоциируют с образованием атомов. Для молекул водорода предполагается реакция типа [1,13]

Н2Д>2На , (1.3)

¿1

где С1 и (11 - константы скорости протекания прямой и обратной реакций, соответственно.

Для пояснения природы этих процессов обратимся к рисунку 1.1, на котором схематически представлены кривые зависимостей потенциальной энергии диссоциативной хемосорбции молекулы водорода на переходном и непереходном металле от расстояния до поверхности [14, 15]. При физической адсорбции по мере приближения молекулы водорода к поверхности энергия системы сначала уменьшается за счет Ван-дер-ваальсова притяжения, а затем растет за счет повышения потенциальной энергии отталкивания при увеличении электронной плотности в области связи (см. рис. 1.1, кривая 1).

При химической адсорбции рвется связь Н-Н с энергией 4.48 эВ и

э н

Е Р Г

и я

о

Рис. 1.1. Схема кривых потенциальной энергии диссоциативной хемо-сорбции молекулы водорода на поверхности непереходного (2) и переходного (3) металлов в случае физической (1) и химической адсорбции

(2,3)

происходит образование комплексов хемосорбированных атомов с отдельными атомами металла [14]. У непереходных металлов в образовании химической связи участвуют только короткодействующие б- и р-орбитали, а у переходных -еще и более протяженные "направленные" (1-орбитали. Потенциальная энергия химических сил в связях, образованных с1-электронами, убывает с расстоянием значительно медленнее (см. рис. 1.1, кривая 3), чем в связях, образованных б- и р-электронами (см.рис.1.1, кривая 2). Поскольку кривая зависимости потенциальной энергии диссоциативной хемосорбции представляет собой сумму кривых 1,2 или 1,3, то точка пересечение их определяет высоту и положение потенциального барьера. Таким образом, вследствие более медленного спада потенциала энергия активации в переходных металлах (Еа) оказывается ниже, чем для непереходных, Еа(с1)<Еа(8) (см.рис.1.1), а хемосорбция водорода на палладии и платине идет интенсивнее, чем, например, на натрии и магнии.

Кроме того, несмотря на отсутствие четких представлений о роли й-электронов при хемосорбции водорода, имеющиеся результаты показывают следующее [14]:

1. Относительный вклад е-, р- и с1-электронов в образовании связи для переходных металлов меняется вдоль ряда периодической таблицы Менделеева. С увеличением порядкового номера роль ё-электронов возрастает.

2. На никеле и меди связь образуется за счет б- и отчасти р-электронов, а роль ё-электронов ничтожно мала. На палладии и платине -определяющая роль принадлежит с1-электронам.

Вместе с тем, для каталитических пленок палладия или платины степени направленности и протяженности ё-орбиталей, а значит, и энергетические характеристики процесса адсорбции, могут существенно отличаться для различных типов кристаллографической ориентации поверхности, размера зерна и характера ближайшего окружения атомов. В свою очередь, адсорбция молекул газа может вызывать существенные изменения поверхности металлической плен-

ки. В рамках данных представлений [14,15] можно перечислить несколько процессов, приводящих к реконструкции поверхности и уменьшению активацион-ного барьера.

1. Направленность ё-орбитали является основным фактором, определяющим высоту активационного барьера в процессах адсорбции. Максимальной каталитической активностью обладают металлические пленки с частично заполненными с1-орбиталями, направленными под углом 30-40 градусов к поверхности. При подтягивании (1-орбитали к поверхности происходит уменьшение угла и перезамыкание (1-связей электронов переходного металла друг с другом. В результате снижается вероятность образования связи адсорбированная частица-металл, и возрастает энергия активации адсорбции.

2. Наличие на поверхности металла электроотрицательных примесей, типа кислорода, приводит к частичному перезамыканию (1-орбиталей на поверхности и затрудняет перенос электронов металла на антисвязующую орбиталь молекулы газа [15].

3. Если в пленке (полученной магнетронным распылением) наблюдается существенный разброс геометрических размеров зерна и их взаимной ориентации, то вероятность попадания молекулы Н2 на свободный адсорбционный центр с благоприятной ориентацией мала. При переходе к термически напыленным пленкам с относительно постоянным размером зерна эта вероятность повышается, что проявляет себя как эффективное понижение энергии адсорбции [15].

Эксперименты показали, что наиболее чувствительными к водороду (величина отклика (Лиго) составляет 500 мВ) оказываются термически напыленные пленки палладия толщиной ёр^Ю-ЗО нм [1].

Известно [16-20], что при исследовании системы водород-палладий обнаружено несколько форм адсорбции водорода. В зависимости от условий эксперимента, температуры и степени покрытия поверхности палладия выделяют две или три формы адсорбированного водорода.

Наиболее сильносвязанная форма адсорбции водорода - Н-Н образуется при малой степени покрытия (©) поверхности металла (Надс/ РсМЭ.01) [16]. Предполагается, что атомы водорода адсорбируются над атомами металла, и электронная плотность металла частично переходит на На, в результате чего атом водорода приобретает некоторую долю отрицательного заряда и переходит в Н6-. С увеличением степени заполнения поверхности металла водород проникает в приповерхностные слои металла, и в этом случае электрон атома водорода захватывается электронной плотностью поверхностных атомов каталитического металла и приобретает частично положительный заряд (Н5+). Таким образом, при ©«0.01-0.7 На переходит в состояние Н8+. В области более высоких заполнений (Надс/Рс1«0.85) наблюдается появление электроположительного, вероятно, молекулярно-хемосорбированного водорода [16,17].

Из представленных данных по термодесорбции водорода с платины можно сделать заключение, что на поверхности платиновых катализаторов образуется от одной до пяти форм хемосорбции водорода. Их энергетические характеристики, количественное соотношение форм, а также общее содержание адсорбированного водорода определяются морфологией платины (компактная или дисперсная), условиями предварительной обработки металла и температурой взаимодействия водорода с платиной. Применение метода термодесорбции позволило установить существование молекулярных форм-а и р и атомарных-v и у, схематически представленных, соответственно, следующим образом [16]: Н Н- Н Н Н

Н ; II; I ; / \

И Р1 К Р1 Р1 И.

При малых заполненьях образуется отрицательно заряженная атомарная форма хемосорбции И5* и Н5~, а при значительных заполненьях поверхности

5 с; |

водородом - молекулярная электроположительная № ~-Н [13]. Понятие "молекулярная форма хемосорбции" подразумевает два типа комплексов: ком-

плекс платина-молекула водорода с небольшим переносом заряда к поверхности и комплекс платина - молекула водорода, каждый атом которого образует сильную, почти химическую связь с поверхностью, но связь Н-Н в молекуле еще сильна, и в целом происходит перенос заряда к поверхности металла [16].

К аналогичным выводам о существовании нескольких видов адсорбции водорода на поверхности металла пришли и другие авторы [19, 20]. Один из видов, преобладающий при температуре ниже 77 К и небольшой степени покрытия, относится к, так называемым, г-состояниям (с отрицательной поляризацией). Их можно интерпретировать в рамках представлений об атомах водорода, расположенных над отдельными атомами платины и образующих с ними кова-лентную связь Р1;8+-Нб~, в которой электрон металла частично переходит на атом водорода [14]. При больших покрытиях и температуре выше 200 К преобладают э-атомы с положительным дипольным моментом. Водород в этом состоянии представляет собой протон, погруженный в электронный газ платины [20].

Второй процесс - это диффузия атомов водорода через объем пленки металла [13]. В этом отношении водород - единственный, в своем роде, газ, потому что атом водорода имеет наименьший размер. По этой причине предполагается, что никакие другие атомы не будут диффундировать через сплошную металлическую пленку так быстро, как водород. Причем диффузия водорода протекает довольно легко, как в палладии, так и в других металлах. Однако большая растворимость водорода в палладии делает его уникальным в своем роде [13, 16-18]. При растворении водорода в палладии происходит образование и одновременное сосуществование а- и р-фаз твердого раствора. При этом наблюдается изменение параметров кристаллической решетки. Например, эксперименты с палладием показали, что постоянная кристаллической решетки этого металла после насыщения водородом увеличивается на 610"4 нм [16]. Десорбция растворенного в палладии водорода может протекать в изотермических ус-

ловиях при 293 К и более низких температурах с энергией активации десорбции равной 25-38 кДж/моль в зависимости от температуры насыщения металла водородом. После выхода растворенного водорода кристаллическая решетка сжимается, и ее параметры возвращаются к исходным [16].

Третий процесс заключается в адсорбции продиффундировавших атомов (На) на границе раздела металл-подложка в виде диполей. Сформированный таким образом слой детектируется как изменение поля или изгиба зон в приповерхностной области полупроводника [1].

Важной особенностью взаимодействия водорода с каталитически активными электродами является изменение работы выхода электронов из металла . В работе [14] адсорбция водорода на грани (111) И изучалась с помощью методов термодесорбции, ультрафиолетовой электронной спектроскопии (УФС), дифракции медленных электронов (ДМЭ), электронного проектора и измерений работы выхода. Эти исследования позволили объяснить ставшие классическими результаты Миньоле [21], который одним из первых измерил изменение работы выхода при адсорбции водорода на металлах. Согласно его данным, при адсорбции водорода на поликристаллической поверхности платины наблюдалось сначала увеличение X м (отрицательное заряжение), а затем уменьшение Хм (положительное заряжение). Отрицательное заряжение объяснялось атомарной адсорбцией Р1ё +-Н8 ~ и приводило к увеличению работы выхода. Величина Ахм достигала 0.35 эВ для N1 и 0.14 эВ для ГЧ при заполнении менее 0.5 монослоя. При положительном заряжении, обусловленном молеку-

о о.

лярной адсорбцией Рг-Н , наблюдалось уменьшение работы выхода. Поскольку г-атомы преобладают на начальной стадии адсорбции водорода, а 8-атомы - на более поздних стадиях, то отсюда следует, что работа выхода быстро возрастает на начальном этапе, а затем убывает [14,22].

Исследованиями, проведенными в работе [23], было установлено, что при воздействии водорода р=1.310 Па и р—1.110 Па работа выхода Рс1 уменьшается на 0.36 эВ и 0.15 эВ, соответственно.

Количество водорода, адсорбированного на границе раздела, зависит не только от давления водорода, но и от скорости протекания химических реакций. Наиболее простые реакции протекают в атмосфере инертных газов [13].

1.1.3. Поверхностные реакции в смесях водород - инертный газ и

водород - воздух

В инертной атмосфере атомы водорода, образовавшиеся на поверхности металла, диффундируют сквозь затвор к границе раздела металл - подложка в соответствии с реакцией

с с.

На Д Ну Д На1 , (1.4)

de <11

где индекс "а" - относится к атомам, адсорбировавшимся на поверхности, 'V' -относится к атомам, диффундирующим в объеме пленки, и "Г - к атомам, адсорбированным на границе раздела металл-подложка, се, с^ ёе, 4 -скорости протекания прямых и обратных реакций, соответственно.

Введем некоторое число адсорбционных состояний Ые и N1 и адсорбированных атомов Пе и па1 на внешней и внутренней поверхностях, соответственно.

В состоянии термодинамического равновесия [13] П^ С. (1; ГЦ [с

Oed, Пе ^^еАк ^ (15)

Ni -nai de Cj Ne -ne deCj^dj 2 ^ 2

где K0 - некоторая константа; рЙ2 - парциальное давление водорода.

Выражение (1.5) хорошо известно как изотерма Лэнгмюра. Тогда, предполагая, что изменение контактной разности потенциалов пропорционально

числу атомов, адсорбированных на внутренней поверхности металла, будем иметь [13]

Аик=Аитах(М1,Т).0(рН25Т, ...) . (1.6)

В соответствие с ранее принятым обозначением ®=па/^, Литах- максимальное изменение контактной разности потенциалов между металлом и подложкой при воздействии водорода.

Из выражения (1.5) следует, что

в

1-0

и соотношение (1.6) можно представить в виде

1 1 1

= К0Л/р^ , (1.7)

(1.8)

AUk AU^ К0 AU

шах

Таким образом, 1/ÀUk изменяется пропорционально (рн2)Ш Экспериментальные данные для изменения порогового напряжения МДП-транзистора, полученные для водорода в аргоне, хорошо описываются уравнением (1.8) (рис. 1.2а) [13].

Реальные реакции, протекающие на поверхности металлических пленок, оказываются очень сложными даже для таких простых смесей, как водород и кислород. При избытке кислорода поверхность металла окисляется либо покрывается слоем хемосорбированных атомов кислорода. Водород адсорбируется внутри этого слоя или проникает через него к металлической поверхности. При этом могут образовываться молекулы воды в результате взаимодействия водорода с адсорбированными молекулами кислорода:

02+2На 2(ОН) , (1.9)

2На + 2(ОН) —2Н20, (1.10)

где C2 и сз - скорости протекания реакций.

.-У2 -»/9

( Риа) ; ^ "

(РмНз) ^ ррШ 2/3 Рис. 1.2. Зависимость изменения порогового напряжения МДП-

транзистора от парциального давления водорода (а) и аммиака (б).

Если предположить, что обратная реакция 2На—>Н2 протекает более медленно по сравнению с образованием молекул воды, то в состоянии равновесия

Пш се й{ пе се й{ с3 Рн2

(1.11)

N4 -па1 <1е с1 -пе ае с1 рс2 р

Кроме того, образование воды может идти через атомарный кислород:

с4

02 о 20а , (1.12)

(1

4

На+Оао ОН , (1.13)

ОН + На Сб > Н2 О , (1.14)

где С4, С5, Сб, ¿5 -скорости протекания прямых и обратных реакций, соответственно.

В этом случае существует несколько возможных моделей. Предположим, что Сб мало по сравнению с С5, и сЦ. Тогда образование молекул воды происходит медленно. Если считать, что кислород адсорбируется на особых состояниях N0, не занятых водородом, то

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Дученко, Мария Олеговна

Основные результаты третьей главы опубликованы в работе [51], четвертой главы - в работе [65], пятой главы - в работе [72], шестой главы - в работах [82,83].

Автор приносит свою глубокую благодарность доктору физико-математических наук, профессору Гаману В.И. и кандидату физико-математических наук Калыгиной В.М. за руководство работой, а также всем сотрудникам лаборатории физики полупроводниковых приборов СФТИ за помощь при изготовлении образцов и участие в обсуждении полученных результатов.

Заключение

В соответствии с поставленной задачей изучено влияние водородосо-держащих газов на электрические характеристики МДП-структур и туннельных МДП-диодов на основе п-(р)-81 и п-ОаАБ, в которых в качестве затвора использовались пленки каталитического металла (палладия или платины). Кратко сформулируем основные результаты работы.

1. Полученные экспериментальные данные и результаты работ других исследователей позволили предложить физическую модель воздействия водорода на электрические характеристики МДП-структур и туннельных МДП-диодов. Суть ее сводится к следующему. В результате диссоциативной адсорбции и растворения водорода в каталитически активном полевом электроде, образования диполей на границе раздела металл-диэлектрик происходит уменьшение работы выхода электронов из палладия (платины), а следовательно, снижение контактной разности потенциалов между металлом и полупроводником. Часть атомов водорода за счет диффузии через пленку изолятора достигает границы раздела диэлектрик-полупроводник, где некоторое их количество оказывается в состоянии химической адсорбции. Появление протонов на этой границе раздела эквивалентно увеличению плотности положительного заряда в диэлектрике. Оба эффекта (уменьшение и увеличение Од) вызывают снижение поверхностного потенциала и напряжения плоских зон для структур на основе п-полупроводника и увеличение этих параметров для структур на основе р-полупроводника. В свою очередь, изменение иш приводит к сдвигу вдоль оси напряжений участка модуляции емкости на ВФХ, максимума активной проводимости на ВСХ и прямой ветви ВАХ. Сдвиг перечисленных характеристик вдоль оси напряжений проявляется в виде изменения (увеличения или уменьшения) емкости, активной проводимости и силы тока при фиксированном смещении на полевом электроде.

2. Исследованы зависимости величины и времени отклика кремниевых МДП-структур от температуры и толщины диэлектрического слоя. При уменьшении толщины диэлектрика от 107 до 36 нм отклик на водород (Nh=106 ррш) по напряжению плоских зон (Диш) возрастает примерно в 1.5 раза, по емкости (ДС/С) - почти в три раза, при этом в 2.5 раза снижается время отклика. Переход к туннельно тонкому диэлектрику (ёд=3.7 нм) приводит к дальнейшему увеличению Диго в 1.5-2 раза. Такая зависимость величины отклика от толщины диэлектрика обусловлена тем, что за счет сокращения расстояния от палладие-вого электрода до поверхности кремния концентрация атомов водорода, достигающих границы раздела диэлектрик-полупроводник и хемосорбируюшихся на ней, возрастает, в результате чего происходит повышение Д(2д и Дипз. Время диффузии атомов водорода от полевого электрода до границы раздела диэлектрик-полупроводник при уменьшении <1Д сокращается, что и приводит к уменьшению тг.

Увеличение отклика (AUro) в два раза и снижение времени отклика на воздействие водородосодержащей смеси в шесть раз с ростом температуры от 293 К до 363 К объясняется увеличением коэффициента диффузии атомов водорода через слои металла и диэлектрика, что приводит к повышению ДС?д, и снижению тг.

3. Предложен метод обработки прямой ветви ВАХ туннельных МДП-диодов, позволяющий определять зависимость поверхностного потенциала от напряжения, которая, в свою очередь, контролируется распределением плотности ПС по энергиям в запрещенной зоне полупроводника. Показано, что увеличение или уменьшение тока при воздействии газовой смеси обусловлено соответствующим изменением поверхностного потенциала или Uro. Изменение формы ВАХ в газовой смеси, зависимости (ps от U, а также величины коэффициента неидеальности ВАХ обусловлены изменением распределения плотности ПС по энергиям в верхней половине запрещенной зоны Si или GaAs за счет проникновения атомов водорода в приповерхностный слой полупроводника, где они играют роль дополнительных точечных дефектов, в том числе ПС.

4. Изучены зависимости отклика МДП-структур по емкости и активной проводимости от концентрации водорода в газовой смеси. Минимальный пороговая концентрация водорода, которую способен детектировать сенсор на основе структур Рё-БЮг-п-З^ составляет 103ррт, и вплоть до 1%=5 Ю5 ррт емкость и активная проводимость обладают высокой чувствительностью к водороду. Максимальная чувствительность по емкости наблюдается в диапазоне

Л "2

10 ррт<№н<10 ррт, и при комнатной температуре Кс=10 пФ/ ррт. После термического отжига происходит увеличение отклика МДП-структур (Аипз - на 50%, АС/С - на 18%) и уменьшение времени отклика в 12 раз; снижение минимальной пороговой концентрации водорода до 102 ррт, при этом коэффициент чувствительности по емкости в диапазоне 102ррт<1Чн< 103ррт оказывается максимальным и равным 10'2 пФ/ррт. Наблюдаемое после термообработки улучшение сенсорных свойств МДП-структур является результатом значительного увеличения степени дисперсности металлического электрода и, как следствие, повышения его каталитической способности. Кроме того, возможно, увеличения коэффициента диффузии атомов водорода через диэлектрик за счет упорядочения его структуры и уменьшения концентрации ловушек.

5. Исследованы концентрационные зависимости емкости, активной проводимости, прямого и обратного тока туннельных МДП-диодов на основе кремния п-типа. Минимальный порог обнаружения водорода составляет 102ррт и оказывается на порядок ниже, чем для МДП-структур. Активная проводимость МДП-диодов на основе кремния является наиболее чувствительным к водороду параметром, в диапазоне изменения Ин от 102 до 103ррт К0=3.4 10"2 мкСм/ррт, Кс=810'3 пФ/ррт, Кт-1.310"4 мкА/ррт. В диапазоне больших концентраций (Кн>105 ррт) чувствительность по емкости МДП-диодов оказывается примерно в 5 раз выше, чем у МДП-структур, как при комнатной температуре, так и при повышенной.

Термический отжиг туннельных МДП-диодов на основе п-81 приводит к увеличению отклика на водород (Лиго - на 27%, Сн/С - на 50%, Он/О - на 19%, 1нЯ - в 2.5 раза); снижению минимальной пороговой концентрации газа в водо-родосодержащей смеси примерно на порядок (до 10 ррт); повышению коэффициента чувствительности по току в перекрывающемся диапазоне концентраций 102ррт

6. Изменение напряжения плоских зон МДП-структур и туннельных МДП-диодов при воздействии аммиака оказывается в 2-4 раза меньше, нежели водорода. Этот факт, скорее всего, обусловлен тем, что лишь некоторая часть молекул 1МНз диссоциирует на поверхности каталитически активного полевого электрода с образованием водорода. В то же время в диапазоне концентраций 104ррт

Кс=3 10"4 пФ/ррт) примерно на порядок выше, чем к водороду (Кс=2 10'5 пФ/ррт), что, вероятно, связано с увеличением интенсивности распада молекул ИНз при повышении концентрации аммиака в газовой смеси.

7. В заключение следует отметить, что для обеспечения высокой чувствительности и быстродействия газовых сенсоров в качестве первичного измерительного элемента целесообразно использовать туннельные МДП-диоды на основе пили п-ОаАз с удельным сопротивлением 2-7 Ом см и толщиной палладия 100300 нм. Предварительная термообработка таких диодов при оптимальных режимах позволяет использовать их в качестве индикатора изменения концентрации водорода (аммиака) в газовой смеси в диапазоне от 10 до 103 ррт - для водорода и от 103 до 105 ррт - для аммиака. При более высоких значениях 1Чн (Ищ ) туннельные МДП-диоды наравне с МДП-структурами можно использовать как сигнализаторы наличия газа в смеси.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Дученко, Мария Олеговна, 1998 год

Список литературы

1. Евдокимов А.В., Муршудли М.Н., Подлепецкий Б.И., Ржанов А.Е. и др. Микроэлектронные датчики химического состава газов // Зарубежная электронная техника.-1988,- №2.- С. 3-39.

2. Lundstrom I., Armgarth М., Spetz A., Winquist F. Gas sensors based on catalytic metal-gate field effect devices // Sensors and Actuators.-1986.- № 10.- P. 399-421.

3. Evans N.J., Petty M.C., Roberts G.G. Interface state effects in Pd-gate MOS hydrogen sensors // Sensors and Actuators.- 1986. №9. - P. 165-175.

4. Lundstrom I., Spetz A., Winquist F., Ackelid U. Catalytic metals and field - effect devices-a useful combination //Sensors and Actuators.- 1990. - №1. - P. 15-20.

5. Peschke M., Lozenz H., Riess H., Eisele I. Recognition of hydrogen and ammonia by modified gate metallization suspended gate FET // Sensors and Actuators - 1990. -№1,- P. 21-24.

6. Гаман В.И. Физика полупроводниковых приборов. Томск: Издательствово Томского университета. - 1983.- 336 с.

7. Зи С. Физика полупроводниковых приборов, т. 1 - М: Мир. - 1984. - 454 с.

8. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В., Салихов С.В. и др. Электрические и фотоэлектрические свойства диодных структур Pd-p-p+-InP и изменение их в атмосфере водорода // ФТП.- 1992,- Т. 26,- вып. 10. - С.1750-1754.

9. Ковалевская Г.Г., Мередов М.М. и др. Si МДП-детектор как детектор водорода // ЖТФ. - 1993. - Т. 63 .- вып.2. - С. 185-190 .

10. Слободчиков С.В., Ковалевская Г.Г., Мередов М.М., Руссу Е.В. и др. Диодные структуры Pd-p-GaP<Mn>: электрические и фотоэлектрические характеристики и влияние на них водорода// ФТП.- 1994.-Т.28.- вып.7.-С.1155-1159.

11. Тихов С .В., Лесников В.П., Подольский В.В., Шилова М.В. Барьер Шоттки Pd-n-GaAs как фотодетектор водорода // ЖТФ.-1995.-Т.65.-вып. 11.- С. 120-125.

12. Кулиев Б.Б., Сафаров Д.М. Влияние поглощения водорода на емкостную характеристику Pd-GaAs //ФТП.- 1983,-Т. 17.- № 6.- С. 1111-1113.

13. Janata J., Huber R.J. Properties of catalytic metal // Solid State Chemical. -London : Academic Press .- 1985 .

14. Крылов O.B., Киселев В.Ф. Адсорбция и катализ на переходных металлах и оксидах.- М: Химия,- 1981. -286 с.

15. Литовченко В.Г., Лисовский И.П., Ефремов А.А., Горбанюк Т.И. и др. О природе адсорбо-электрического эффекта в структурах Pd-SisN4 -Si02 -Si при адсорбции молекул водорода // Поверхность.- 1995. -№ 11.-С. 5-17.

16. Попова Н.М., Бабенкова Л.В., Савельева Г.А. Адсорбция и взаимодействие простейших газов с металлами восьмой группы (СО, Н2, 02).- Алма-Ата: Наука, 1979,- 162 с.

17. Попова Н.М. Влияние носителя и структуры металлов на адсорбцию газов. -Алма-ата : Наука. - 1980. - 131 с.

18. Саттерфилд Ч. Практический курс гетерогенного катализа.- М: Мир.-1984.-520 с.

19. Захаров А.П. Взаимодействие водорода с металлами.- М: Наука.-1987.-296с.

20. Грин М. Поверхностные свойства твердых тел. - М : Мир . -1972. - 432 с.

21. Mignolet J. С. Chemisorption. - London : Butterworth. - 1957.

22. Petersson L.J., Dannetun H.M., Fogelberg J., Lundstrom I. Hydrogen adsorption states at the external and internal palladium surfaces of a palladium - silicon dioxide - silicon structure // J.Appl. Phys.- 1985.- V. 58.- № 1. - P. 404-412.

23. Pietrucha В., Lalevic B. Detection of hydrocarbone gases using Pd-MOS capasitors // Sensors and Actuators . - 1988 . - № 13. - P. 275-286.

24. Ross J.F., Robbins I., Webb B.C. The ammonia sensitivity of platinum gate MOSFET Devices : dependence of gate electrode morphology // Sensors and Actuators. - 1987. - № 11. - P. 73 - 90.

25. Spetz A., Armgarth M., Limdstrom I. Optimization of ammonia sensitive metal-oxide-semiconductor structures with platinum gate // Sensors and Actuators. -

1987,-№ 11,- P. 349-365.

26. Wexin Z., Yibing Z. The temperature characteristics of H2S - sensitive Pd-gate MOS - transistor // Sensors and Actuators. - 1988,- № 15.-P. 85-93.

27. Maelay G.J., Jelley K.W., Formosa M. The response of MOS gas sensors with ultra thin palladium gates to carbon monoxide and metane // Sensors and Actuators. -

1988. - № 14.- P. 331-348.

28. Yousuf M., Kuliev В., Lalevic В., Poteat T.L. Pd-InP Schottky diode -hydrogen sensors // Solid State Electron. - 1982. - V. 25. - № 8 . - P. 753-758.

29. Слободчиков C.B., Ковалевская Г.Г., Мередов M.M. и др. Фотодетектор на основе InGaAs как детектор водорода // Письма в ЖТФ.-1991.-Т.17.-В.15.-С.1-4.

30. Lechuga L.M., Galle Н., Golmayo D., Briones F. The ammonia sensetivity of PtXGaAs Shottky barrier diodes//1. Appl. Phys.- 1991,- V. 70,- № 6,- P. 3348- 3354.

31. Winquist F., Spetz A., Armgarth M., Limdstrom 1. Biosensors based on ammonia sensitive metal- oxide-semiconductor structures // Sensors and Actuators. - 1985. - № 8. - P. 91-100.

32. Fare Т., Spetz A., Armgarth M., Limdstrom I. Quasi-statistic and bight frenquecy С(U) response of thin platinum metal- oxide-semiconductor structures to ammonia // Sensors and Actuators. - 1988.-№14. - P. 369-386.

33. Слободчиков С В., Салихов X.M., Саморуков Б.Е. и др. Механизм токопе-

реноса в диодных структурах на основе n-GaP с напыленным палладием // ФТП. - 1994 .- Т. 28. - В. 2 .- С.237-241.

34. Слободчиков С.В., Ковалевская Г.Г., Салихов Х.М. Влияние водорода на фотовольтаическую и фото диодную чувствительность структур Pd-Si()2-n(p)-Si // Письма в ЖТФ 1994,- Т. 20 .-В. 10,- С. 66-70.

35. Николаев И. Н., Ставкин Д.Г., Шлапаков Н.А. О причине деградации МДП-структры в сероводороде // Поверхность. - 1997. - № 1. - С. 100-103.

36. Кикоин Л.И., Терентьев А.А., Филиппов В.И., Якимов С.С. Изменение структуры палладиевого электрода МДП-сенсора при циклическом воздействии водорода //ЖТФ.-1994,- т.64.- N7.- с.131-136.

37. Tu K.N., Mayer J.W. Thin Films - Interdiffusion and Interactions.- New York: Willey and Sons . - 1978 . -359 p.

38. Matz R., Purtell R.j., Yokoto Y. and other Chemical reaction and formation of sili-cide on the interface Pt\Si// J. Vac. Sci. and Technol.-1984.-A2.-№ 2.-P. 253-258.

39. Betty C., Haydn C., Kenneth R. Film stress in Pd2Si layers of varying thickness // Thin films relationship struct, prop, symp, - San Francisco. - 1985. - P. 155-159.

40. Anton R., Neukirch U. Сопоставительное изучение методами электронной оже-спектроскопии и дифракции высокоэнергетических электронов на отражение образования силицида палладия на чистых и покрытых оксидом поверхностях Si (100) и (111)// Appl. Surface Sci. - 1987.- V. 29,- №3,- P. 287-299.

41. Scleich В., Schmeisser D., Gopel W. Structure and reactivity of system Si-SiCV Pd: a combined XPS, UPS and HREELS study // Surface Sci.-1987.-V.191.-№3.-P.367-384.

42. Blackford B.L., Arnold C.S., Mulhner P.J., Jericho M.H. A scanning tunneling microscope study of a palladium sphere in hydrogen gas : expansion and surfase topology //J. Appl. Phys. - 1994.- V.76. - №7.- P. 4054-4060.

43. Chang Syun Yang, Jun Tzeng Lue Palladium silicide formation on amorphous silicon by thermal anneling // Physics Status Solidi.- 1987.- V.101.- №1.- P.745-749.

44. Nylanler C., Armgarth M., Svenson Ch. Hydrogen induced drift in palladium gate metal-oxide-semiconductor structures // J. Appl. Phys.- 1984.- V.56.- № 4.- P. 11771188.

45. Fare Т., Spetz A., Armgarth M., Lundstrom I. Reversible interaction of hydrogen with thin layers of thermally grown silicon dioxide // J. Appl. Phys. - 1988. - V. 63.-№11.-P. 5507-5512.

46. Касумов Ю.Н., Козлов С.Н. Изменение электрофизических параметров в системе Si-SiCb-MeTarm при инжекционной деградации // Микроэлектроника. -1993,- Т. 22.- №2,- С.20-23.

47. Formoso М.А., Maclay G.J. The effect of hydrogen and corbon monoxide on the interface state density in MOS gas sensors with ultra thin palladium gates // Sensors and Actuators . - 1990. - № 2. - P. 11-20.

48. Касимов Ф.Д., Бабаев H.A., Багиров М.А. Перераспределение зарядовых состояний при адсорбции водорода в МДП-структурах // Микроэлектроника.-1993.-№15.- С. 44-45.

49. Ржанов А.Е., Филиппов B.C., Чапланов В.А., Якимов С.С. Применение методов рентгеновской дифрактометрии при исследовании границы раздела Si-Si02 в структурах насыщенных водородом // Микроэлектроника.- 1989. - Т. 18. - №1.- С. 50-55.

50. Черняев В. Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров . М : Радио и связь. -1987 .- 464 с.

51. Воронков В.П., Дученко М.О., Калыгина В.М Влияние адсорбции и десорбции водорода на вольт-фарадные характеристики МДП-структур // Поверхность. -1994.-№10-11.-С. 68-72.

52. Корнеева Т.В. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управлению качеством. - М: Русский язык, 1990. - 463с.

53. Краткий справочник физико-химических величин / под. ред. Мищенко К.П., Ревделя A.A.,- Л : Химия, 1974,- 200 с.

54. Гуртов В. А. Основы физики МДП-структур.- Петрозаводск: Издательство Госуниверситета.- 1983,- 92 С.

55. Давыдов В.Н., Лоскутова Е.А. Аппроксимация экспериментальной кривой при обработке ВЧ вольт-фарадных характеристик МДП-структур на ЭВМ // Зарубежная электронная техника. Микроэлектроника. - 1981. - В. 1. - С. 95 -97.

56. Овсюк В.Н. Электронные процессы в полупроводниках с областями пространственного заряда. - Новосибирск : Наука, 1984 .- 253 с.

57. Вавилов B.C., Киселев В.Ф., Мукашев Б.Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. - М : Наука . - 1990. - 212 с.

58. Вовк О.О., Лелеченко В.П., Солошенко В.И. и др. Влияние термообработки на параметры границы раздела структур Si-Si02 после радиационных воздействий // ФТП. - 1993. - Т. 27. - В. 8. - С.1349-1353.

59. Ohji Y., Nishioka Y., Yokogawa К. Effect of minute impurities (H, OH, F) on Si/Si02 interface as investigated by nuclear resonant reaction and electron spin reso-nans // IEEE trans. Electron. Dev.- 1990. - V. 37,- № 7. - C. 1635-1642.

60. Гаман В. И., Иванова Н. Н., КалыгинаВ.М., Судакова Е.Д. Электрические свойства структур металл- ванадиево-боратное стекло- арсенид галлия // Известия Вузов. Физика.- 1992 .- № 11 .- С.99-108.

61. Колесников А.В., Криволап В.В., Невзоров А.П., Петров А.В. Влияние атомов и ионов водорода на медленные электронные состояния кремниевых ДП- и МДП-структур // Поверхность. - 1992. - № 4. - С. 96-101.

62. Омельяновский Э.М., Поляков А.Я. Пассивация примесей и дефектов атомарным водородом-перспективный метод повышения эффективной чистоты полупроводниковых кристаллов // Высокочистые вещества.-1988.-№ 5.-С.5-19.

63. Stathis J. Н. Dissociation kinetics of hydrogen- passivated (100) Si/Si02 interface defects // J. Appl. Phys. - 1995. - V. 77. - № 12. - P. 6205-6207.

64. Компанией Т.Н., Курдюмов А.А., Лясников В.Н. Кинетика проникновения водорода сквозь металлы // Обзоры по электронной технике .- серия 1 (694).-1980,- С. 1-84 .

65. Гаман В.И., Дробот П.Н., Дученко М.О., Калыгина В.М. Влияние водорода на электрические характеристики МОП-структур с туннельно тонким диэлектриком // Поверхность. -1996. - № 11.- С. 64-73.

66. Стриха В.И. Теоретические основы работы контакта металл-полупроводник. - Киев: Наукова думка, 1974,- 263 с.

67. Kumar V., Dahlke W.E. Characteristic of Cr-Si02-n-Si tunnel diodes // Solid State Electronics. -1977. - V.20. - №1. - P. 143-152.

68. Поляков H.H., Коньков В.JI. К выводу формулы сопротивления растекания для плоского контакта круглой формы // Известия вузов. Физика.-1970.-№ 9.-С. 100-105.

69. Seiji Horiguchi, Hideo Yoshino Evalution of interface potential barrier heights between ultrathin silicon oxides and silicon // J. Appl. Phys.-1985.-V.58.- № 14.-P. 1597-1600.

70. Румак H.B., Хатько В.В. Диэлектрические пленки в твердотельной микроэлектронике,- Минск : Наука и техника, 1990,- 191 с.

71. Ховив A.M., Назаренко Н.Н., Малевская Л.А. Термическое оксидирование кремния с учетом самоорганизации переходного слоя на межфазной границе раздела // Неорганические материалы. - 1997.- В. 33,- №11.- С. 1294-1297.

72. Гаман В.И., Дученко М.О., Калыгина В.М. Влияние водорода на вольт-амперные характеристики туннельных МДП-диодов на основе арсенида галлия // Известия вузов. Физика.-1998.-№ 11.- С.

73. Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: теория и эксперимент . -М: Энергоатомиздат, 1987 . - 280 с.

74. Арсенид галлия в микроэлектронике / под ред. Н.Айнспрука, У.Уиссмена.-М: Мир, 1988.- 555 с.

75. Wang Y.G., Ashok S. A stady of metal/GaAs interface modification by hydrogen plasma // J. Appl.Phys.- 1994,- V.75.-№5.- P.2447-2454.

76. Красильникова Л.М., Ивонин И.В., Якубеня М.П. и др. Процессы твердотельной перекристаллизации в структурах Ni-GaAs, Pd-GaAs // Известия Вузов. Физика .- 1989.- № 3.- С.60-65.

77. Вяткин А.П., Максимова Н.К., Панова Н.М., Пекарский E.H. Межфазное взаимодействие в системе Pd-GaAs и их влияние на электрические свойства структур с барьером Шоттки // Известия Вузов. Физика 1981.- № 4.- С.3-7.

78. Божков В.Г., Заводчиков А.М., Солдатенков К.В. и др. Влияние температурной обработки на характеристики диодов с барьером Шоттки Pd-n-GaAs // Электронная техника,- Сер.2.- 1997.- В.8 (118).- С. 15-20.

79. Ахинько А.И., Григорьев А.Т., Гольдберг Е.Я. Термическое окисление в технологии ИС на GaAs // Микроэлектроника. -1996 - Т.25,- №2,- С. 153-157.

80. Венгер Е.Ф., Кириллова С.Н., Примаченко В.Е. и др. Электронные свойства реальной и сульфидированной поверхности (100) n-GaAs // Поверхность.-1996.- №12.- С.59-65.

81. Сугано Т., Икома Т., Такэиси Е. Введение в микроэлектронику. М: Мир , 1988.-319 с.

82.Воронков В.П., Гаман В.И., Дученко М.О., Калыгина В.М. Структуры ме-Tä№Si02-Si чувствительные к аммиаку//Поверхность. -1995. - № П.- С. 35-40.

83. Дученко М.О., Калыгина В.М. Деградация МДП-конденсаторов, чувствительных к водородосодержащим газам // Поверхность . -1995. - № 1.- С. 65-69.