|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.