Materials of Electronics Engineering (E-Journal) / Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники
Not a member yet
466 research outputs found
Sort by
Оптимизация процесса пассивации при изготовлении СВЧ-транзисторов на основе AlGaN/GaN гетероструктур методом ICP CVD
Get PDFIn present study is considered the influence of the regimes of passivating dielectric silicon nitride SiNx films deposition by the chemical vapor deposition in an inductively coupled plasma (ICP CVD) on the parameters of the high electron mobility transistors (HEMT) based on AlGaN/GaN heterostructures. By the investigation of dielectric material layers’ parameters was revealed the influence of RF and ICP generators power, working gases flows ratio on the films growth rate and perfection, also their effect on the CVC of passivated HEMT. With RF power increasing the deposition rate did not change, while its growth was observed with ICP power increasing. The transistor slope strongly decreases with RF power increasing, its maximum was achieved with a minimum RF power of 1 W. At the initial moment of deposition even at low values of RF power (at 3 W already) the transistor structure becomes completely inoperative. Shown, that the deposition process of dielectrics for the HEMT passivation must begin at the lowest possible RF power. An AlGaN/GaN UHF HEMT structure passivation process has been developed, allowing the deposition of conformal films and obtaining low drain-source currents in turn-off transistors without deterioration in the open state — at no more than 15 and 100 μA for 1,25 and 5 mm Т-gate width respectively (UG = –8 V and USD = 50 V).Рассмотрено влияние режимов нанесения пассивирующих диэлектрических пленок нитрида кремния SiNx методом плазмохимического осаждения из газовой фазы в индуктивно-связанной плазме (ICP CVD) на параметры транзисторов с высокой подвижностью электронов (HEMT) на основе гетероструктур AlGaN/GaN. На основании результатов исследования параметров полученных слоев диэлектрического материала определено влияние RF и ICP мощностей, соотношения потоков рабочих газов на скорость роста пленок и их совершенство, а также их влияние на вольт-амперные характеристики пассивируемых HEMT. Скорость осаждения при увеличении RF мощности практически не менялась, однако при увеличении ICP мощности наблюдался ее рост. При этом крутизна транзистора сильно снижалась с ростом RF мощности, ее максимум достигался при минимальной мощности RF = 1 Вт. В начальный момент роста, даже при невысоких значениях RF мощности (уже при 3 Вт), структура транзистора становилась полностью неработоспособной. Показано, что процесс осаждения диэлектрика для пассивации HEMT необходимо начинать при максимально низких значениях RF мощности. Отработан технологический процесс пассивации AlGaN/GaN СВЧ HEMT, позволяющий осаждать конформные пленки и получать низкие токи сток—исток транзисторов в закрытом состоянии без ухудшения характеристик в открытом состоянии — на уровне не более 15 и 100 мкА соответственно для общей ширины Т-образного затвора 1,25 и 5 мм (Uз = –8 В и Uс-и = 50 В)
Review on the book Nuclear Doping of Semiconductor Materials (second edition, revised)
Get PDFExecutive Editor, Dr. Sci. (Engineering) V. A. Kharchenk
Исследование тепловых характеристик нагревательного элемента из алюминия с нанопористым оксидом алюминия
Get PDFIn this work, we studied the thermal characteristics of flat heaters made of aluminum with a strip heating element in the form of carbon fiber. In order to provide the necessary insulation of the heating element from the metal base, a layer of porous anodic aluminum oxide with a thickness of 20 μm was formed on the aluminum surface. The ends of the carbon fiber filament were metallized with a layer of copper for subsequent soldering during the assembly of the electric heater. The carbon fiber filament of electric heater had an electrical resistance of 60 Ohms. Studies of the propagation of heat fluxes in the volume of a board made of aluminum with nanoporous aluminum oxide were carried out using thermal imaging measurements. The paper presents the dependence of temperature changes on the surface of the lid of a heating element made of aluminum and on the opposite side — heat transfer side with heating time. The results showed that the heat generated by a linear heating element of carbon fiber, quickly distributed throughout the entire volume of the aluminum plate of the heating element. This indicates a high thermal conductivity of the aluminum base of the heater, the parameters of which allow to achieve the required thermal characteristics of the heater.Одной из актуальных задач в сфере стационарного отопления, на решение которой направлены усилия многочисленных разработчиков, является экономия электрической энергии. Нагревательные системы могут иметь самые разнообразные конструкции, но существуют основные требования к их разработке, а именно: обеспечение высокой надежности при эксплуатации, экономичность, устойчивость к внешним воздействиям и стабильность электрических характеристик. Основной элемент любого нагревательного устройства — нагреватель. В настоящее время плоские резистивные нагреватели нашли широкий спектр применения в нагревательных устройствах, предназначенных для формирования здорового микроклимата в помещениях, поддержания заданных параметров в различных технологических процессах, в системах антиобледенения, в сельском хозяйстве и в промышленности. Исследованы тепловые характеристики плоских нагревателей, изготовленных из алюминия, с ленточным элементом нагрева в виде углеродного волокна. С целью обеспечения необходимой изоляции нагревательного элемента от металлического основания на поверхности алюминия формировали слой пористого анодного оксида алюминия толщиной 20 мкм. Концы нити из углеродного волокна металлизировали слоем меди для последующей пайки в процессе сборки электрического нагревателя. Электрическое сопротивление нагревателя с нитью из углеродного волокна составляло 60 Ом. Исследования распространения тепловых потоков в объеме платы из алюминия с нанопористым оксидом алюминия проводили с использованием тепловизионных измерений. Представлена зависимость изменения температуры на поверхности крышки нагревательного элемента из алюминия и на противоположной теплоотдающей стороне от времени нагрева. Полученные результаты показали, что тепло, генерируемое линейным нагревательным элементом из углеродной нити, быстро перераспределятся по всему объему алюминиевой пластины с нагревательным элементом. Это свидетельствует о высокой теплопроводности алюминиевой основы нагревателя, параметры которой позволяют обеспечить достижение требуемых тепловых характеристик нагревателя
Влияние облучения пучком низкоэнергетических электронов на вольт-фарадные характеристики структуры Al/SiO2/Si
Get PDFThe effect of electron irradiation with energy of 2.5 keV on the MOS structure Al/SiO2/Si capacitance-voltage (C-V) characteristics have been studied. At chosen beam energy the electron penetration depth is lower than the dielectric thickness that allows to reveal the contribution of excess carrier transport to the trap formation on the SiO2/Si interface. It was established that the electron beam irradiation leads to a significant change in the C-V characteristics slope, i.e. to to the trap formation at the interface. A study of effect of bias applied to the investigated structure before and during the electron beam irradiation was carried out. It was established that while the bias applied before irradiation practically did not affect the C-V characteristics of the investigated MOS structure, the positive voltage applied to metallization during irradiation produced a pronounced effect on the C-V curve changes. At the same time the C-V characteristics after irradiation with zero and negative voltage were very similar. The investigation of stability of changes produced by the electron beam irradiation showed that the C-V curves are slowly restored even at room temperature. An applied negative bias was found to slow down the charge relaxation process.Проведено исследование влияния облучения электронами с энергией 2.5 кэВ на вольт-фарадные (C-V) характеристики металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) структуры Al/SiO2/Si. При выбранной энергии пучка глубина проникновения электронов меньше толщины диэлектрика, что позволяет выявить вклад переноса неравновесных носителей заряда в формирование ловушек на границе раздела SiO2/Si. Установлено, что воздействие низкоэнергетичного электронного пучка приводит существенному изменению наклона C-V характеристик, т.е. к образованию ловушек на границе раздела. Проведено исследование влияния приложенного к исследуемой структуре напряжения как до облучения электронным пучком, так и во время облучения. Было установлено, что, напряжение обеих полярностей, приложенное к исследуемой МДП структуре, до ее облучения низкоэнергетичным электронным пучком практически не влияет на C-V характеристики исследуемой МДП структуры. При этом положительное напряжение, приложенное к металлизации в процессе облучения низкоэнергетичным электронным пучком, оказывает существенное влияние на характер изменений C-V кривых, а отрицательное практически не оказывает влияния на C-V характеристики. Исследование стабильности изменений, вызванных облучением электронным пучком, показало, что C-V кривые исследуемой структуры медленно восстанавливаются даже при комнатной температуре. При этом приложенное отрицательное напряжение замедляло процесс релаксации накопленного заряда
Формирование индивидуальной среды моделирования в гибридном высокопроизводительном вычислительном комплексе
Get PDFThe article is devoted to the problem of solving scientific problems in the field of high-performance computing systems. An approach to solving a certain kind of problems in materials science is the use of mathematical modeling technologies implemented by specialized modeling systems. The greatest efficiency of the modeling system is shown when deployed in hybrid high-performance computing systems (HHPC), which have high performance and allow solving problems in an acceptable time with sufficient accuracy. However, there are a number of limitations that affect the work of the research team with modeling systems in the HHPC computing environment: the need to access graphics accelerators at the stage of development and debugging of algorithms in the modeling system, the need to use several modeling systems in order to obtain the most optimal solution, the need to dynamically change settings modeling systems for solving problems. The solution to the problem of the above limitations is assigned to an individual modeling environment functioning in the HHPC computing environment. The optimal solution for creating an individual modeling environment is the technology of virtual containerization. An algorithm for the formation of an individual modeling environment in a hybrid high-performance computing complex based on the «docker» virtual containerization system is proposed. An individual modeling environment is created by installing the necessary software in the base container, setting environment variables, installing custom software and licenses. A feature of the algorithm is the ability to form a library image from a base container with a customized individual modeling environment. In conclusion, the direction for further research work is indicated. The algorithm presented in the article is independent of the implementation of the job management system and can be used for any high-performance computing system.Статья посвящена проблеме решения научных задач в области материаловедения в среде высокопроизводительных вычислительных комплексов. Подходом к решению определенного рода задач в материаловедения является применение технологий математического моделирования, реализуемых специализированными системами моделирования. Наибольшую эффективность системы моделирования проявляют при развертывании в гибридных высокопроизводительных вычислительных комплексах (ГВВК), обладающих высокой производительностью и позволяющих решать задачи за приемлемое время с достаточной точностью. Однако существует ряд ограничений, влияющих на работу научного коллектива с системами моделирования в вычислительной среде ГВВК: необходимость доступа к графическим ускорителям на этапе разработки и отладки алгоритмов в системе моделирования, необходимость применения нескольких систем моделирования с целью получения наиболее оптимального варианта решения, необходимость динамического изменения настроек системы моделирования при решении задач. Решение проблемы вышеуказанных ограничений возлагается на индивидуальную среду моделирования, функционирующую в вычислительной среде ГВВК. Оптимальным решением для создания индивидуальной среды моделирования является технология виртуальной контейнеризации. Предлагается алгоритм формирования индивидуальной среды моделирования в гибридном высокопроизводительном вычислительном комплексе на основе системы виртуальной контейнерезации docker. Индивидуальная среда моделирования создается путем установки в базовый контейнер необходимого программного обеспечения, настройки переменных среды, установки пользовательского ПО и лицензий. Особенностью алгоритма является возможность формирования библиотечного образа из базового контейнера с настроенной индивидуальной средой моделирования. В заключении обозначены направление для проведения дальнейшей исследовательской работы. Представленный в статье алгоритм является независимым от реализации системы управления заданиями и может применяться для любого высокопроизводительного вычислительного комплекса
Квантовая лестница дырочной проводимости в кремниевых наносандвичах
Get PDFThe results of studying the quantum conductance staircase of holes in one−dimensional channels obtained by the split−gate method inside silicon nanosandwiches that are the ultra−narrow quantum well confined by the delta barriers heavily doped with boron on the n−type Si (100) surface are reported. Since the silicon quantum wells studied are ultra−narrow (~2 nm) and confined by the delta barriers that consist of the negative−U dipole boron centers, the quantized conductance of one−dimensional channels is observed at relatively high temperatures (T > 77 K). Further, the current−voltage characteristic of the quantum conductance staircase is studied in relation to the kinetic energy of holes and their sheet density in the quantum wells. The results show that the quantum conductance staircase of holes in p−Si quantum wires is caused by independent contributions of the one−dimensional (1D) subbands of the heavy and light holes; these contributions manifest themselves in the study of square−section quantum wires in the doubling of the quantum−step height (G0 = 4e2/h), except for the first step (G0 = 2e2/h) due to the absence of degeneracy of the lower 1D subband. An analysis of the heights of the first and second quantum steps indicates that there is a spontaneous spin polarization of the heavy and light holes, which emphasizes the very important role of exchange interaction in the processes of 1D transport of individual charge carriers. In addition, the field−related inhibition of the quantum conductance staircase is demonstrated in the situation when the energy of the field−induced heating of the carriers become comparable to the energy gap between the 1D subbands. The use of the split−gate method made it possible to detect the effect of a drastic increase in the height of the quantum conductance steps when the kinetic energy of holes is increased; this effect is most profound for quantum wires of finite length, which are not described under conditions of a quantum point contact. In the concluding section of this paper we present the findings for the quantum conductance staircase of holes that is caused by the edge channels in the silicon nanosandwiches prepared within frameworks of the Hall. This longitudinal quantum conductance staircase, Gxx, is revealed by the voltage applied to the Hall contacts, Vxy, to a maximum of 4e2/h. In addition to the standard plateau, 2e2/h, the variations of the Vxy voltage appear to exhibit the fractional forms of the quantum conductance staircase with the plateaus and steps that bring into correlation respectively with the odd and even fractional values.Представлены результаты изучения квантовой лестницы проводимости дырок в одномерных каналах, полученных методом расщепленного затвора внутри кремниевых наносандвичей, которые представляют собой сверхузкую квантовую яму, ограниченную дельта−барьерами, сильно легированными бором на поверхности n−типа Si (100). Так как исследуемая кремниевая квантовая яма является сверхузкой (~2 нм) и ограниченной дельта−барьерами, которые состоят из дипольных центров бора с отрицательной корреляционной энергией, квантовая лестница проводимости одномерных каналов наблюдается при относительно высоких температурах (T > 77 К). Кроме того, квантовая лестница проводимости исследована в зависимости от кинетической энергии дырок и их двумерной плотности в квантовых ямах. Показано, что квантовая лестница дырочной проводимости в р−Si квантовых проволоках обусловлена независимыми вкладами одномерных (1D) подзон тяжелых и легких дырок. Эти вклады проявляются при изучении квантовых проволок квадратного сечения в удвоении амплитуды квантовой ступени (G0 = 4e2/h), исключая первую ступень (G0 = 2e2/h) из−за отсутствия вырождения нижней 1D подзоны. Анализ высоты первой и второй квантовых ступеней указывает на существование спонтанной спиновой поляризации тяжелых и легких дырок, что подчеркивает очень важную роль обменного взаимодействия в процессах одномерного транспорта одиночных носителей. Кроме того, тушение квантовой лестницы дырочной проводимости в электрическом поле проявляется в ситуации, когда энергия полевого разогрева носителей становится сравнимой с энергетической щелью между 1D подзонами. Использование метода расщепленным затвором позволило обнаружить эффект резкого увеличения высоты квантовых ступеней проводимости, когда кинетическая энергия дырок увеличивается. Этот эффект является наиболее сильным для квантовых проволок конечной длины, которые нельзя описать в рамках квантового точечного контакта. Приведены результаты для квантовой лестницы дырочной проводимости, краевыми каналов в кремниевых наносандвичах, выполненных в рамках холловской геометрии. Эта продольная квантовая лестница проводимости, Gxx, выявляется при приложении напряжения к холловским контактам Vху и достигает максимума при 4е2/h. В дополнение к стандартному плато (2e2/h) варьирование напряжения Vxy выявляет дробные значения квантовой лестницы дырочной проводимости с плато и ступенями, величины которых коррелируют с четными и нечетными дробными значениями
Влияние солегирования Ca2+ и Zr4+ на оптические характеристики монокристаллов Gd3Al2Ga3O12 : Ce
Get PDFScintillation materials that can convert absorbed high-energy particles into photons of visible radiation find many applications, in particular in modern methods of medical imaging. Gd3Al2Ga3O12 : Ce is promising single crystal for use as a detecting crystal element of the positron emission tomographs due to its unique properties: high density, high light output, radiation hardness, etc. However, its scintillation kinetics currently limit the use of this crystal. Changing of these kinetics by codoping becomes a priority task, which is considered in many papers. The literature data analysis showed that the optical characteristics of such codoped crystals were not well enough studied or were not investigated at all. In this regard, the spectral dependences of transmission, absorption and reflection are measured using optical spectroscopy for Gd3Al2Ga3O12:Ce, Gd3Al2Ga3O12 : Ce,Ca and Gd3Al2Ga3O12 : Ce,Zr. Dispersion dependences of refractive in dices are obtained by approximating the refractive indices measured using the Brewster method. The approximation was carried out using the Cauchy equation. The material constants of this equation are estimated.Сцинтилляционные материалы, способные преобразовывать поглощенные высокоэнергетические частицы в фотоны видимого излучения, находят множество областей применения, в частности в современных методах медицинской визуализации. Среди кислородсодержащих сцинтилляторов перспективным для использования в качестве детектирующего кристаллического элемента позитронно-эмиссионного томографа является Gd3Al2Ga3O12 : Ce за счет своих уникальных свойств: высокой плотности, высокого значения световыхода, радиационной стойкости и т. д. Однако его кинетические характеристики в настоящее время ограничивают использование кристалла для этих целей. Попытки изменения временных характеристик нарастания и спада люминесценции путем введения дополнительных примесей стали приоритетной задачей, которая рассматривается во многих работах. Анализ литературных данных показал, что оптические характеристики таких солегированных кристаллов исследованы недостаточно хорошо или вовсе не исследованы. В работе методами оптической спектроскопии в диапазоне длин волн 200—2200 нм исследованы кристаллы Gd3Al2Ga3O12 : Ce, солегированные Ca2+ и Zr4+. Измерены спектральные зависимости пропускания, поглощения и отражения, а также показатели преломления. Дисперсионные зависимости получены путем аппроксимации экспериментально измеренных показателей преломления методом Брюстера. Аппроксимацию проводили с использованием уравнения Коши. Оценены материальные константы этих уравнений для каждого из солегированных кристаллов
Определение оптических параметров пленок ниобата лития методом спектрофотометрии
Get PDFLithium niobate films on silicon substrates were synthesized by high−frequency magnetron sputtering of a target. The resultant film was a layer of polycrystalline lithium niobate. By the method of spectrophotometry we obtained the spectral dependences of the reflectance in the wavelength range 300—700 nm at small angles of incidence. The angular dependence of p− and s− polarized light were measured for a discrete set of wavelengths from 300 to 700 nm increments of wavelength 50 nm and increments for angles of 1°. The values of the refractive indicies, film thickness and extinction coefficients were determined using a numerical method for solving inverse problems. As the film is absorbing we accepted the simulation optical system as an isotropic monolayer absorbing film on a semi-infinite absorbing substrate with a sharp interface. Initial approximation for the solution of inverse problems were defined by the methods based on the estimation of the interference extrema position in the reflection-angular spectra. Values of the refractive indicies of the film differ from the values typical for LiNbO3 single crystals obtained both from the reference literature, and by refractive indices direct goniometric method measurements of a certified standard enterprise sample (SES) made from a lithium niobate single crystal. We additionally studied the specimens with X−ray diffraction and scanning probe microscopy. These deviations are attributed to the film inhomogeneity, the presence of the second phase, and disordering of the structure. Inclusions of the second phase in the form of crystallites with a predominant orientation along the Z axis are observed.Высокочастотным магнетронным распылением мишени синтезированы пленки ниобата лития на кремниевых подложках. Полученные таким образом пленки представляли слой поликристаллического ниобата лития. Методом спектрофотометрии получены спектральные зависимости коэффициентов отражения в диапазоне длин волн 300—700 нм при малых углах падения. Угловые зависимости отражения света при p− и s−поляризациях измерены для дискретного набора длин волн от 300 до 700 нм с шагом по длинам волн 50 нм, а по углам с шагом 1°. Значения показателей преломления, толщины пленок и коэффициентов экстинкции определены с использованием численного метода решения обратных задач. В качестве модели оптической системы выбрана модель однослойной изотропной поглощающей пленки на полубесконечной поглощающей подложке с резкой границей раздела. Начальные приближения для решения обратных задач найдены с применением методик, основанных на определении положения интерференционных экстремумов на спектрально−угловых зависимостях отражения. Обнаружено, что значения показателей преломления пленки отличаются от значений, характерных для монокристаллического LiNbO3. Последние получены как из справочной литературы, так и путем измерений прямым гониометрическим методом показателей преломления аттестованного стандартного образца предприятия, изготовленного из монокристалла LiNbO3. Проведены дополнительные исследования образцов методами рентгенодифракционного анализа и сканирующей зондовой микроскопии. Показано, что причинами отклонений значений показателей преломления являются неоднородность пленки, наличие второй фазы и разупорядочение структуры. Включения второй фазы в виде кристаллитов наблюдаются с преимущественной ориентацией вдоль оси Z
Отзыв о книге «Легирование полупроводников методом ядерных реакций» (2-е издание, дополненное) под ред. В. А. Харченко
Get PDF.Харченко В. А., Смирнов Л. С., Соловьев С. П., Стась В. Ф. Легирование полупроводников методом ядерных реакций. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2017. 262 с. ISBN 978-620-2-01287-