Фізико-технологічні основи одержання чутливих елементів для датчиків газів (стр. 8 из 11)

В [11] показано значний ріст чутливості датчика на базі діода Шоттки з GaN структурою (GaN/AlGaN структура отримана методом MOCVD) (Рис.) при рості температури детектування з 200 до 800 ^оС. Цей зріст обумовлений пониженням барєру Шоттки на 11-120 meV (Рис.25)[11]

Рис.23. Переріз ітруктури Pt–AlGaN/GaN Шоттки діодного газового детектора. [11]	Рис.24. Залежність ВАХ характеристики Pt-AlGaN/GaN Шоттки діода при 0 та 5% концентраціях водню в азоті, при 200 та 800 оС. [11]	Рис.25. Залежність висоти барєру Шоттки в Pt-AlGaN/GaN діоді в N2 та 5% H2/95% N2 як функція температури. [11]

Значно чутливішу (1% H₂) структуру на основі GaN/AlGaN структури отримали (ріст структури здійснили МПЕ) при використанні двох діодів Шоткі, в одному з яких один має Pt, другий -Ti/Au контакт (Рис. 24-26) [12]. Ti/Au покриття забезпечує непроникнення водню до шару напівпровідника, а це в свою чергу дає можливість здійснювати диференціальне (порівняльне) вимірювання обох діодів, що значно підвищує чутливість датчика [12].

Рис.26. Мікрофотографія диференціальних діодів детектора газу.Активний діод виконаний з 10 nm Pt електродом, а порівняльний з Ti/Au електродом. [12]	Рис.27. Абсолютні та порівняльні струми в HEMT діодах виміряні при 25°C. [12]	Рис. 28. Абсолютні та порівняльні струми в HEMT діодах виміряні при 25°C. [12]

Для підвищення стабільності в часі роботи датчиків водню автори [12] в подальшому пропонують використати TiB₂ [13] в якості омічного контакту в гетероструктурі діоду (Рис. 29-30).

Рис.29. Схематичне зображення HEMT діодного детектору водню з використанням TiB2 омічного контакту. Пунктирна лінія –область двомірного електронного газу. [13]	Рис.30. Порівняння стабільності в часі детекції газових детекторів при використанні електроду з і без TiB2. [13]

Цікава конструкція на базі In₂O₃ наношару (отримано з допомогою МПЕ) високочутлитвого (~40 ppb – 40 частинок на мільярд) детектору озону представлена в [14] (Рис.31-32). Автори інтегрували активний шар In₂O₃ з синім LED (light emitted diode)- високоінтенсивний діод (Рис. 32), випромінювання якого активує оксидний шар.

Рис.31. Відношення опору шару In2O3 при наявності озону до опору при освітленні ультрафіолетовим випромінюванням діодом, в залежності від енергії фотону та від концентрації озону. [14]	Рис.32. Схематичний переріз та фотографія детектору озону з ультрафіолетовим активаторним GaInNLED на квантових ямах. [14]

В [15] показано, що в якості детектора водню є можливість використання резистивного шару на основі силікату вуглецю (SiC). Для цього на поверхню Si (001) n- типу нанесено епітаксіальну 4 мкм плівку 3C- SiC (газофазна епітаксія) з NiCr омічними контактами (Рис. 33). Детекцію водню проведено в суміші з Ar. Показано, що поріг чутливості датчику є на рівні 0.33% H₂.

Також показано, що датчик з 3C- SiC/Si є більш чутливий порівняно з простим датчиком Si (001) n- типу (Рис. 34). В праці є сумніви, чи відбувається адсорбція молекул H₂ до поверхні напівпровідника, чи відбувається дисоціація H₂ і в подальшому атомарний водень проникає до контакту метал-напівпровідник [15].