eng
Выпуск #9/2018
Ерастов Д. А., Жукова Светлана Александровна, Демин Сергей Анатольевич, Турков Владимир Евгеньевич, Ульянов Сергей Александрович, Трошин Богдан Васильевич, Иванов Сергей Юрьевич, Шумилин А. О.
Напыление оксида ванадия с высоким температурным коэффициентом сопротивления
Напыление оксида ванадия с высоким температурным коэффициентом сопротивления
Просмотры: 2232
В настоящем докладе сообщается о результатах разработок прибора для измерения сопротивления в процессе осаждения пленок оксида ванадия (VOх), использующихся в качестве терморезистивных слоев микроболометрических матриц, полученных на кремниевых и поликоровых подложках. Покрытия получали методом реактивного магнетронного распыления. Разработан прибор, способный передавать данные сопротивления пленок VOх во время процесса их формирования, в результате чего существенно улучшается воспроизводимость получения слоев VOх с заданными параметрами сопротивления и толщины, а также структуры, соответствующей наибольшему значению температурного коэффициента сопротивления.
УДК 535.231.6
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.82.542.543
УДК 535.231.6
DOI: 10.22184/1993-8578.2018.82.542.543
Теги: reactive magnetron sputtering uncooled infrared image sensor vanadium oxide (voх). ик-детекторы магнетронное распыление микроболометрическая матрица оксид ванадия (voх) реактивное магнетронное распыление терморезистивный слой
В настоящее время отмечается существенный прогресс в развитии инфракрасных изображающих систем различного назначения на основе неохлаждаемых микроболометрических матриц (МБМ). В качестве термочувствительного слоя МБМ широко используют пленки окислов ванадия смешанного состава (VOх). Тонкие пленки VOх (толщиной 0,1–0,2 мкм) при комнатной температуре имеют сопротивление, удобное для согласования МБМ со считывающей электроникой. В ходе работы при реактивном магнетронном распылении выявлено, что от процесса к процессу с одинаковыми условиями нанесения сопротивление пленок VOх отличалось до 100 кOм/квадрат. Большой разброс сопротивления пленок привел к реализации метода реактивного магнетронного распыления мишени с контролем сопротивления в процессе осаждения [1–5].
В данной работе контроль сопротивления пленки VOх осуществляли на поликоровой подложке с диэлектрическим слоем и металлическими полосками для пайки выводов. Данные передавались прибором на внешнее устройство (ноутбук) в режиме реального времени, что, в свою очередь, позволило изменять параметры процесса в работе и тем самым достигать заданной толщины и сопротивления тонких пленок VOх. Технологический процесс измерения в процессе формирования тонких пленок VOх схематически представлен на рис. 1 и построен на измерении падения напряжения на измеряемом сопротивлении и на образцовом резисторе.
Сигнал с измерительной схемы поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), схематически представленный на рис. 2. Для обработки сигнала был написан код с помощью программных инструментов, предоставляемых производителем модуля ESP8266, схематически представленного на рис. 3. Модуль запрашивает данные из АЦП по SPI-шине и далее отправляет их на персональный компьютер. Время задержки передаваемого сигнала составляло не более двух секунд.
Таким образом, был разработан метод реактивного магнетронного распыления оксида ванадия с контролем текущего сопротивления пленки в процессе осаждения, который существенно облегчает задачи по стабильному формированию пленок VOх и позволяет обеспечить воспроизводимость процессов с заданными параметрами сопротивления и толщины. Указанный метод был использован для формирования терморезистивных слоев при изготовлении микроболометрических матриц для диапазона 8–14 мкм. Температурный коэффициент сопротивления пленок VOх при этом составлял 0,022–0,024 град−1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зеров В. Ю., Куликов Ю. В., Маляров В. Г. и др. Пленки VOx с улучшенными болометрическими характеристиками для ИК-матриц // Журнал технической физики. — 2001. — Вып. 9. — Т. 27. — С. 57–63.
2. Кикалов Д. О., Малиненко В. П., Пергамент А. Л., Стефанович В. Г. Оптические свойства тонких пленок аморфных оксидов ванадия // ФТТ, 1999. — Т. 28. — № 8. — С. 1643–1649.
3. Стефанович В. Г. Фазовый переход металл-полупроводник в структурно разупорядоченной двуокиси ванадия // Дис. на соиск. степени канд. физ.-мат. наук. Петрозаводск, 1986. — 185 c.
4. Рогальский А. ИК-детекторы: пер. с английского // Под ред. А. В. Войцеховского. Новосибирск: Наука, 2003.
5. Бугаев А. А., Захарченя Б. П., Чудновский Ф. А. Фазовый переход металл-полупроводник и его применение // Л.: Наука, 1979. — 183 c.
В данной работе контроль сопротивления пленки VOх осуществляли на поликоровой подложке с диэлектрическим слоем и металлическими полосками для пайки выводов. Данные передавались прибором на внешнее устройство (ноутбук) в режиме реального времени, что, в свою очередь, позволило изменять параметры процесса в работе и тем самым достигать заданной толщины и сопротивления тонких пленок VOх. Технологический процесс измерения в процессе формирования тонких пленок VOх схематически представлен на рис. 1 и построен на измерении падения напряжения на измеряемом сопротивлении и на образцовом резисторе.
Сигнал с измерительной схемы поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), схематически представленный на рис. 2. Для обработки сигнала был написан код с помощью программных инструментов, предоставляемых производителем модуля ESP8266, схематически представленного на рис. 3. Модуль запрашивает данные из АЦП по SPI-шине и далее отправляет их на персональный компьютер. Время задержки передаваемого сигнала составляло не более двух секунд.
Таким образом, был разработан метод реактивного магнетронного распыления оксида ванадия с контролем текущего сопротивления пленки в процессе осаждения, который существенно облегчает задачи по стабильному формированию пленок VOх и позволяет обеспечить воспроизводимость процессов с заданными параметрами сопротивления и толщины. Указанный метод был использован для формирования терморезистивных слоев при изготовлении микроболометрических матриц для диапазона 8–14 мкм. Температурный коэффициент сопротивления пленок VOх при этом составлял 0,022–0,024 град−1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зеров В. Ю., Куликов Ю. В., Маляров В. Г. и др. Пленки VOx с улучшенными болометрическими характеристиками для ИК-матриц // Журнал технической физики. — 2001. — Вып. 9. — Т. 27. — С. 57–63.
2. Кикалов Д. О., Малиненко В. П., Пергамент А. Л., Стефанович В. Г. Оптические свойства тонких пленок аморфных оксидов ванадия // ФТТ, 1999. — Т. 28. — № 8. — С. 1643–1649.
3. Стефанович В. Г. Фазовый переход металл-полупроводник в структурно разупорядоченной двуокиси ванадия // Дис. на соиск. степени канд. физ.-мат. наук. Петрозаводск, 1986. — 185 c.
4. Рогальский А. ИК-детекторы: пер. с английского // Под ред. А. В. Войцеховского. Новосибирск: Наука, 2003.
5. Бугаев А. А., Захарченя Б. П., Чудновский Ф. А. Фазовый переход металл-полупроводник и его применение // Л.: Наука, 1979. — 183 c.
Отзывы читателей
