|
|
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.
|
|
|
Transport elektrického náboje v tantalovém kondenzátoru
Pelčák, Jaromír ; Koktavý, Bohumil (oponent) ; Hájek, Karel (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo studium vlastností tantalových kondenzátorů s pevným elektrolytem. Kondenzátor typu Ta – Ta2O5 – MnO2 svým složením představuje MIS strukturu, kde tantalová anoda má kovovou vodivost a burel – MnO2 je polovodič. Izolační vrstva je tvořena pentoxidem tantalu Ta2O5 s relativní permitivitou r = 27. Tloušťka izolační vrstvy je v rozmezí 30 až 150nm. Náboj kondenzátoru není akumulován jen na elektrodách, ale také na lokalizovaných stavech (kyslíkových vakancích) v izolační vrstvě. Kondenzátor zapojený v normálním režimu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru, kdy přiložené napětí zvyšuje potenciálovou bariéru mezi polovodičem – burelem a izolantem – Ta2O5. V normálním modu – při přiložení kladného napětí na Ta, je transport nosičů náboje izolační vrstvou určený Poole-Frenkelovým mechanismem a tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole je dominantní Poole-Frenkelův mechanismus transportu náboje, při vyšší intenzitě elektrického pole je proud určen tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole se projeví i ohmická složka proudu určená odporem příměsového pásu vytvořeného v izolantu donorovými stavy kyslíkových vakancí. Na základě modelování naměřených VA charakteristik lze odhadnout efektivní tloušťku dielektrika Ta2O5 a určit podíl Poole-Frenkelova a tunelového proudu na transportu náboje. V mé práci je popsáno rozložení náboje na tantalovém kondenzátoru v oblasti nízkých frekvencí a provedena analýza charakteristik kondenzátoru ve frekvenční oblasti. Prvotním podmětem pro tuto práci je snaha vytvoření náhradního modelu tantalového kondenzátoru z hlediska jeho fyzikálního a elektrického chování. Na základě náhradního elektrického modelu lze pak dále zkoumat a stanovit rozložení a transport elektrického náboje v kondenzátoru. Změřením elektrických parametrů lze taktéž dospět k určení potenciálových bariér a rozložení potenciálu ve struktuře kondenzátoru. Tato metodika spočívá v analýze elektrických charakteristik kondenzátoru, pomocí nichž se vytvoří fyzikální model kondenzátoru popisující jeho funkci, vlastnosti a chování.
|
|
|
Transport elektrického náboje v tantalovém kondenzátoru
Pelčák, Jaromír ; Koktavý, Bohumil (oponent) ; Hájek, Karel (oponent) ; Grmela, Lubomír (vedoucí práce)
Cílem této práce bylo studium vlastností tantalových kondenzátorů s pevným elektrolytem. Kondenzátor typu Ta – Ta2O5 – MnO2 svým složením představuje MIS strukturu, kde tantalová anoda má kovovou vodivost a burel – MnO2 je polovodič. Izolační vrstva je tvořena pentoxidem tantalu Ta2O5 s relativní permitivitou r = 27. Tloušťka izolační vrstvy je v rozmezí 30 až 150nm. Náboj kondenzátoru není akumulován jen na elektrodách, ale také na lokalizovaných stavech (kyslíkových vakancích) v izolační vrstvě. Kondenzátor zapojený v normálním režimu představuje strukturu typu MIS zapojenou v závěrném směru, kdy přiložené napětí zvyšuje potenciálovou bariéru mezi polovodičem – burelem a izolantem – Ta2O5. V normálním modu – při přiložení kladného napětí na Ta, je transport nosičů náboje izolační vrstvou určený Poole-Frenkelovým mechanismem a tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole je dominantní Poole-Frenkelův mechanismus transportu náboje, při vyšší intenzitě elektrického pole je proud určen tunelováním. Při nízké intenzitě elektrického pole se projeví i ohmická složka proudu určená odporem příměsového pásu vytvořeného v izolantu donorovými stavy kyslíkových vakancí. Na základě modelování naměřených VA charakteristik lze odhadnout efektivní tloušťku dielektrika Ta2O5 a určit podíl Poole-Frenkelova a tunelového proudu na transportu náboje. V mé práci je popsáno rozložení náboje na tantalovém kondenzátoru v oblasti nízkých frekvencí a provedena analýza charakteristik kondenzátoru ve frekvenční oblasti. Prvotním podmětem pro tuto práci je snaha vytvoření náhradního modelu tantalového kondenzátoru z hlediska jeho fyzikálního a elektrického chování. Na základě náhradního elektrického modelu lze pak dále zkoumat a stanovit rozložení a transport elektrického náboje v kondenzátoru. Změřením elektrických parametrů lze taktéž dospět k určení potenciálových bariér a rozložení potenciálu ve struktuře kondenzátoru. Tato metodika spočívá v analýze elektrických charakteristik kondenzátoru, pomocí nichž se vytvoří fyzikální model kondenzátoru popisující jeho funkci, vlastnosti a chování.
|
|
|
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.