|
|
Studium degradace isolační vrstvy Ta2O5
Velísek, Martin ; Majzner, Jiří (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
Ve své práci se zaměřuji na studium izolační vrstvy Ta2O5 požité jako dielektrikum v tantalových kondenzátorech. Kondenzátor zapojený v normálním módu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru. Zbytkový proud součástkou lze podle mechanismu přenosu náboje rozdělit na několik složek: ohmickou, Poole-Frenkelovu, tunelovou a Schottkyho. Sestavil jsem aparaturu pro měření časových závislostí zbytkového proudu za zvýšené teploty, na které jsem prováděl žíhání tří sérií tantalových kondenzátorů od různých výrobců při teplotě 400 K a jmenovitém napětí 35 V po dobu více než 20-ti dnů. Z vyhodnocení časových závislostí plyne, že zbytkový proud se za zvýšené teploty v elektrickém poli s časem mění v důsledku pohybu iontů, přičemž dochází k ovlivnění jednotlivých složek zbytkového proudu. Pohybem iontů se myslí jejich drift vlivem přiloženého elektrického pole a difuze v důsledku gradientu koncentrace. Po žíhání vzorků po dobu cca 2 x 106 s jsem prováděl regeneraci zbytkového proudu při napětí 5 V po dobu 106 s. Hodnoty zbytkových proudů po žíhání výrazně narostly a po regeneraci opět klesly téměř na výchozí úroveň, u některých vzorků dokonce na úroveň nižší než výchozí. Z VA charakteristik před i po stárnutí a po procesu „regenerace“ plyne, že dojde nejen ke změně parametrů jednotlivých složek proudu, ale i ke změně mechanismu vedení proudu.
|
|
|
Transportní a šumové charakteristiky MIS struktury s aplikací na niob-oxidové kondenzátory
Velísek, Martin ; Majzner, Jiří (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
Cílem mé práce bylo studium vlastností niob-oxidových kondenzátorů. Kondenzátor typu NbO – Nb2O5 – MnO2 představuje strukturu typu MIS, kde anoda z NbO má kovovou vodivost a burel z MnO2 je polovodič. Kondenzátor zapojený v normálním módu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru, kdy přiložené napětí zvyšuje potenciálovou bariéru mezi polovodičem a izolantem. Zbytkový proud izolační vrstvou je určený Ohmickou vodivostí, Poole-Frenkelovou vodivostí a tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole je dominantní Ohmická vodivost a Poole-Frenkelův mechanismus transportu náboje, při vyšší intenzitě elektrického pole je proud určen tunelováním. Na základě modelování naměřených VA charakteristik lze odhadnout efektivní tloušťku dielektrika Nb2O5 a určit podíl Poole-Frenkelova a tunelového proudu na transportu náboje.
|
|
|
Charge Carrier Transport in Ta2O5 Oxide Nanolayers with Application to the Tantalum Capacitors
Kopecký, Martin ; Koktavý, Bohumil (oponent) ; Hudec, Lubomír (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
The study of charge carrier transport in Ta2O5 oxide nanolayers is oriented on the explanation of the defects influence on the conductivity of these layers. We are concerned on the study of tantalum pentoxide nanolayers provided by the anodic oxidation. The technology process of oxide preparation contains many parameters which influence the defects concentration (probably oxygen vacancies) in the structure. Tantalum pentoxide of the thickness 20 to 200 nm is used as a dielectric layer in the tantalum capacitors. These capacitors can be considered as a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. Anode is formed from the tantalum powder with metallic conductivity and cathode is from manganese dioxide (MnO2) or conducting polymer (CP), respectively, both with semiconductor conductivity. The dominant mechanisms of the charge carriers’ transport in the Ta2O5insulating layer are ohmic, Poole-Frenkel, Schottky and tunneling, and these could be determined from the analysis of the leakage current I-V characteristic. Particular transport mechanisms are dependent on temperature and electric field in the insulation layer. The leakage current is important indicator of the insulation layer quality. Its value depends on the production technology, namely on the anodic oxidation and the cathode material. I-V characteristic is measured both in normal and reverse mode, it means the positive bias on anode for the normal mode and negative bias applied on anode for the reverse mode. I-V characteristic is asymmetric at the room temperature. This asymmetry decreases with decreasing temperature, and for the temperature below 50 K some of capacitors could be used as bipolar devices. From the analysis of I-V characteristic many parameters as insulator layer thickness or defect concentration in the Ta2O5 layer could be determined. We can also asses the MIS model parameters and determine the value of potential barriers on the M – I and I – S interfaces. C-V characteristics measurements and their temperature dependencies could be used for the estimation of capacitor electrodes affective area and the defects’ concentration in the Ta2O5 layer. The analysis of the capacitor cross-sections was performed by scanning electron microscope and the measurements of Ta2O5 layer thickness were performed for the each series of the capacitors.
|
|
|
Pyroelectric detector signal measurement and processing
Knápek, Alexandr ; Sedláková, Vlasta (oponent) ; Majzner, Jiří (vedoucí práce)
The thesis analyzes the physical properties of the pyroelectric sensors and its practical use. Essential part of the work is the design and realization of the measuring set-up, which is used for the measurements of the sensors physical properties. With this workbench, main parameters of the pyroelectric sensors have been obtained. The second part of the work deals with a low noise preamplifier designing. This device was designed for the pyroelectric sensor signal measurements. The amplifier is designed to be used for a low noise, wide band measuring. During the process of amplifier designing, all the noise components have been investigated separately, using operational amplifiers models. The objective of the last part of this work is to develop the system, which would be able to localize an infrared (IR) emitting source located somewhere in the space between the installed pyroelectric sensors. For this purpose, classical localization methods could be used as well as the artificial neural networks (ANN), which are becoming still more popular these days. The system is able to detect the exact placement of the IR radiation source.
|
|
|
Mapování fotoelektrických jevů v semiizolačním CdTe
Korcsmáros, Gabriel ; Franc, Jan (vedoucí práce) ; Sedláková, Vlasta (oponent)
Dôvodom pre aplikáciu CdTe a CdZnTe materiálov pre detekciu Rentgenového žiarenia je fakt, že tieto prvky disponujú s vysokým atómovým číslom a hustotou, to má za dôsledok vysokú kvantovú účinnosť a schopnosť detekcie nízkoenergetických fotónov. Tieto vlastnosti je možné dosiahnuť pri izbovej teplote, preto tento materiál je obzvlášť vhodný pre detektory gamma žiarenia. Pre citlivosť detektoru sú hlavnými požiadavkami nízky temný prúd a vysoká hodnota súčinu pohyblivosti a doby života nosiča prúdu. Požadované vlastnosti sa darí dosahovať len v určitých častiach objemu kryštálu. Hľadanie príčin v zhoršení kvality a v zbere náboja patrí v súčasnej dobe k prioritám výskumu. Nehomogenity sú limitujúcim faktorom pre prípravu veľkoplošných matíc. Diplomová práca bude zameraná na vývoj metodiky mapovania fotovodivosti a smerníc lux-ampérových charakteristík s cieľom analyzovať plošné rozloženie defektov zodpovedných za elektrický odpor a dobu života nosičov. Výskum bude zameraný aj na porovnanie výsledkov z máp fotovodivosti získaných kontaktnou a bezkontaktnou metódou. Využitie fotovodivostnej spektroskopie umožňuje študovať transport náboja v konfiguráci a v podmienkach blízkych reálnej činnosti detektoru a charakterizovať vplyv hlbokých hladín na transport elektrónov a dier.
|
|
|
Mapování fotoelektrických jevů v semiizolačním CdTe
Korcsmáros, Gabriel ; Franc, Jan (vedoucí práce) ; Sedláková, Vlasta (oponent)
Dôvodom pre aplikáciu CdTe a CdZnTe materiálov pre detekciu Rentgenového žiarenia je fakt, že tieto prvky disponujú s vysokým atómovým číslom a hustotou, to má za dôsledok vysokú kvantovú účinnosť a schopnosť detekcie nízkoenergetických fotónov. Tieto vlastnosti je možné dosiahnuť pri izbovej teplote, preto tento materiál je obzvlášť vhodný pre detektory gamma žiarenia. Pre citlivosť detektoru sú hlavnými požiadavkami nízky temný prúd a vysoká hodnota súčinu pohyblivosti a doby života nosiča prúdu. Požadované vlastnosti sa darí dosahovať len v určitých častiach objemu kryštálu. Hľadanie príčin v zhoršení kvality a v zbere náboja patrí v súčasnej dobe k prioritám výskumu. Nehomogenity sú limitujúcim faktorom pre prípravu veľkoplošných matíc. Diplomová práca bude zameraná na vývoj metodiky mapovania fotovodivosti a smerníc lux-ampérových charakteristík s cieľom analyzovať plošné rozloženie defektov zodpovedných za elektrický odpor a dobu života nosičov. Výskum bude zameraný aj na porovnanie výsledkov z máp fotovodivosti získaných kontaktnou a bezkontaktnou metódou. Využitie fotovodivostnej spektroskopie umožňuje študovať transport náboja v konfiguráci a v podmienkach blízkych reálnej činnosti detektoru a charakterizovať vplyv hlbokých hladín na transport elektrónov a dier.
|
|
|
Transportní a šumové charakteristiky MIS struktury s aplikací na niob-oxidové kondenzátory
Velísek, Martin ; Majzner, Jiří (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
Cílem mé práce bylo studium vlastností niob-oxidových kondenzátorů. Kondenzátor typu NbO – Nb2O5 – MnO2 představuje strukturu typu MIS, kde anoda z NbO má kovovou vodivost a burel z MnO2 je polovodič. Kondenzátor zapojený v normálním módu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru, kdy přiložené napětí zvyšuje potenciálovou bariéru mezi polovodičem a izolantem. Zbytkový proud izolační vrstvou je určený Ohmickou vodivostí, Poole-Frenkelovou vodivostí a tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole je dominantní Ohmická vodivost a Poole-Frenkelův mechanismus transportu náboje, při vyšší intenzitě elektrického pole je proud určen tunelováním. Na základě modelování naměřených VA charakteristik lze odhadnout efektivní tloušťku dielektrika Nb2O5 a určit podíl Poole-Frenkelova a tunelového proudu na transportu náboje.
|
|
|
Charge Carrier Transport in Ta2O5 Oxide Nanolayers with Application to the Tantalum Capacitors
Kopecký, Martin ; Koktavý, Bohumil (oponent) ; Hudec, Lubomír (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
The study of charge carrier transport in Ta2O5 oxide nanolayers is oriented on the explanation of the defects influence on the conductivity of these layers. We are concerned on the study of tantalum pentoxide nanolayers provided by the anodic oxidation. The technology process of oxide preparation contains many parameters which influence the defects concentration (probably oxygen vacancies) in the structure. Tantalum pentoxide of the thickness 20 to 200 nm is used as a dielectric layer in the tantalum capacitors. These capacitors can be considered as a metal-insulator-semiconductor (MIS) structure. Anode is formed from the tantalum powder with metallic conductivity and cathode is from manganese dioxide (MnO2) or conducting polymer (CP), respectively, both with semiconductor conductivity. The dominant mechanisms of the charge carriers’ transport in the Ta2O5insulating layer are ohmic, Poole-Frenkel, Schottky and tunneling, and these could be determined from the analysis of the leakage current I-V characteristic. Particular transport mechanisms are dependent on temperature and electric field in the insulation layer. The leakage current is important indicator of the insulation layer quality. Its value depends on the production technology, namely on the anodic oxidation and the cathode material. I-V characteristic is measured both in normal and reverse mode, it means the positive bias on anode for the normal mode and negative bias applied on anode for the reverse mode. I-V characteristic is asymmetric at the room temperature. This asymmetry decreases with decreasing temperature, and for the temperature below 50 K some of capacitors could be used as bipolar devices. From the analysis of I-V characteristic many parameters as insulator layer thickness or defect concentration in the Ta2O5 layer could be determined. We can also asses the MIS model parameters and determine the value of potential barriers on the M – I and I – S interfaces. C-V characteristics measurements and their temperature dependencies could be used for the estimation of capacitor electrodes affective area and the defects’ concentration in the Ta2O5 layer. The analysis of the capacitor cross-sections was performed by scanning electron microscope and the measurements of Ta2O5 layer thickness were performed for the each series of the capacitors.
|
|
|
Studium degradace isolační vrstvy Ta2O5
Velísek, Martin ; Majzner, Jiří (oponent) ; Sedláková, Vlasta (vedoucí práce)
Ve své práci se zaměřuji na studium izolační vrstvy Ta2O5 požité jako dielektrikum v tantalových kondenzátorech. Kondenzátor zapojený v normálním módu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru. Zbytkový proud součástkou lze podle mechanismu přenosu náboje rozdělit na několik složek: ohmickou, Poole-Frenkelovu, tunelovou a Schottkyho. Sestavil jsem aparaturu pro měření časových závislostí zbytkového proudu za zvýšené teploty, na které jsem prováděl žíhání tří sérií tantalových kondenzátorů od různých výrobců při teplotě 400 K a jmenovitém napětí 35 V po dobu více než 20-ti dnů. Z vyhodnocení časových závislostí plyne, že zbytkový proud se za zvýšené teploty v elektrickém poli s časem mění v důsledku pohybu iontů, přičemž dochází k ovlivnění jednotlivých složek zbytkového proudu. Pohybem iontů se myslí jejich drift vlivem přiloženého elektrického pole a difuze v důsledku gradientu koncentrace. Po žíhání vzorků po dobu cca 2 x 106 s jsem prováděl regeneraci zbytkového proudu při napětí 5 V po dobu 106 s. Hodnoty zbytkových proudů po žíhání výrazně narostly a po regeneraci opět klesly téměř na výchozí úroveň, u některých vzorků dokonce na úroveň nižší než výchozí. Z VA charakteristik před i po stárnutí a po procesu „regenerace“ plyne, že dojde nejen ke změně parametrů jednotlivých složek proudu, ale i ke změně mechanismu vedení proudu.
|
|
|
Pyroelectric detector signal measurement and processing
Knápek, Alexandr ; Sedláková, Vlasta (oponent) ; Majzner, Jiří (vedoucí práce)
The thesis analyzes the physical properties of the pyroelectric sensors and its practical use. Essential part of the work is the design and realization of the measuring set-up, which is used for the measurements of the sensors physical properties. With this workbench, main parameters of the pyroelectric sensors have been obtained. The second part of the work deals with a low noise preamplifier designing. This device was designed for the pyroelectric sensor signal measurements. The amplifier is designed to be used for a low noise, wide band measuring. During the process of amplifier designing, all the noise components have been investigated separately, using operational amplifiers models. The objective of the last part of this work is to develop the system, which would be able to localize an infrared (IR) emitting source located somewhere in the space between the installed pyroelectric sensors. For this purpose, classical localization methods could be used as well as the artificial neural networks (ANN), which are becoming still more popular these days. The system is able to detect the exact placement of the IR radiation source.
|
host ::
RSS.