Detail projektu

Stochastické jevy v polovodičových strukturách MIS a MIM

Období řešení: 01.01.2009 — 31.12.2011

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty

- plně financující (2009-01-01 - 2011-12-31)

O projektu

Záměrem tohoto projektu je objasnit vztah mezi elektronickým šumem, dobou relaxace nosičů náboje a energetickými hladinami lokalizovaných stavů v izolačních vrstvách pro hradla MOSFETů, izolačních vrstvách tantalových a niob-oxidových kondensátorů a CdTe senzorů pro detekci nukleárního záření. V těchto amorfních a krystalických materiálech se pozoruje dlouhá doba relaxace, kterou nelze uspokojivě vysvětlit na základě Shockley-Readova modelu, z něhož vychází příliš nízké hodnoty účinných průřezů pastí. Považujeme za příčinu dlouhých relaxačních konstant existenci mělkých a hlubokých lokalizovaných stavů. takže dochází k výměně nosičů náboje nejméně mezi třemi reservoáry. Na základě řešení Kolmogorovovy diferenciální rovnice bude popsána kinetika nosičů náboje ve stacionárním termodynamicky nerovnovážném stavu a dále budou stanoveny absolutní pravděpodobnosti obsazení jednotlivých reservoárů a stanoveny relaxační konstanty nosičů náboje při změně stavu sledované soustavy. V silném elektrickém poli může v amorfních strukturách docházet k transportu iontů. K objasnění příčiny bude tento jev bude sledován též na krystalických vzorcích CdTe. Amorfních vrstvy Ta2O5 a Nb2O5 mohou v silném elektrickém poli a při zvýšené teplotě přecházet z amorfní struktury na krystalickou. Tento jev bude podrobně analyzován, protože vede k degradaci parametrů kondensátorů a má významný vliv na spolehlivost těchto elektronických součástek. Cíl: Objasnit vztah mezi elektronickým šumem, dobou relaxace nosičů náboje a energetickými hladinami lokalizovaných stavů v izolačních vrstvách pro hradla MOSFETů, izolačních vrstvách tantalových a niob-oxidových kondensátorů a dále CdTe senzorů pro detekci nukleárního záření.

Popis anglicky
Záměrem tohoto projektu je objasnit vztah mezi elektronickým šumem, dobou relaxace nosičů náboje a energetickými hladinami lokalizovaných stavů v izolačních vrstvách pro hradla MOSFETů, izolačních vrstvách tantalových a niob-oxidových kondensátorů a CdTe senzorů pro detekci nukleárního záření. V těchto amorfních a krystalických materiálech se pozoruje dlouhá doba relaxace, kterou nelze uspokojivě vysvětlit na základě Shockley-Readova modelu, z něhož vychází příliš nízké hodnoty účinných průřezů pastí. Považujeme za příčinu dlouhých relaxačních konstant existenci mělkých a hlubokých lokalizovaných stavů. takže dochází k výměně nosičů náboje nejméně mezi třemi reservoáry. Na základě řešení Kolmogorovovy diferenciální rovnice bude popsána kinetika nosičů náboje ve stacionárním termodynamicky nerovnovážném stavu a dále budou stanoveny absolutní pravděpodobnosti obsazení jednotlivých reservoárů a stanoveny relaxační konstanty nosičů náboje při změně stavu sledované soustavy. V silném elektrickém poli může v amorfních strukturách docházet k transportu iontů. K objasnění příčiny bude tento jev bude sledován též na krystalických vzorcích CdTe. Amorfních vrstvy Ta2O5 a Nb2O5 mohou v silném elektrickém poli a při zvýšené teplotě přecházet z amorfní struktury na krystalickou. Tento jev bude podrobně analyzován, protože vede k degradaci parametrů kondensátorů a má významný vliv na spolehlivost těchto elektronických součástek. Cíl: Objasnit vztah mezi elektronickým šumem, dobou relaxace nosičů náboje a energetickými hladinami lokalizovaných stavů v izolačních vrstvách pro hradla MOSFETů, izolačních vrstvách tantalových a niob-oxidových kondensátorů a dále CdTe senzorů pro detekci nukleárního záření.

Klíčová slova
šum, fluktuační procesy, energetické hladiny pastí. MOSFET, kondenzátor

Klíčová slova anglicky
Noise, Fluctuation Phenomena, Trap Energy Level, MOSFET, Capacitor

Označení

GA102/09/1920

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Šikula Josef, prof. Ing. RNDr., DrSc. - hlavní řešitel

Útvary

Ústav fyziky
- příjemce (01.01.2009 - nezadáno)

Výsledky

KOPECKÝ, M.; CHVÁTAL, M.; SEDLÁKOVÁ, V. Electron Transport in Ta Nanolayers: Application to Tantalum Capacitors. In Polymer Electronics and Nanotechnologies: towards System Integration. first. Koszykowa 75 00 662 Warsaw Poland: Piotr Firek, Ryszard Kisiel, 2011. p. 137-139. ISBN: 978-83-7207-874-2.
Detail

ŠIKULA, J.; SEDLÁKOVÁ, V.; CHVÁTAL, M.; PAVELKA, J.; TACANO, M.; TOITA, M. RTS in Submicron MOSFETs: Lateral Field Effect and Active Trap Position. AIP conference proceedings, 2009, vol. 1129, no. 1, p. 205-208. ISSN: 0094-243X.
Detail

ANDREEV, A.; GRMELA, L.; MORAVEC, P.; BOSMAN, G.; ŠIKULA, J. Investigation of excess 1/f noise in CdTe single crystals. SEMICONDUCTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY, 2010, vol. 2010(25), no. 5, p. 1-7. ISSN: 0268-1242.
Detail

CHVÁTAL, M.; ŠIKULA, J.; SEDLÁKOVÁ, V.; KNÁPEK, A. Measurements and Theoretical Approximations of VA Characteristics MOSFETs. Jemná mechanika a optika, 2009, vol. 54, no. 10, p. 278-279. ISSN: 0447-6441.
Detail

SEDLÁK, P.; MAJZNER, J.; ŠIKULA, J. Noise in Piezoelectric Ceramics at the low temperatures. Radioengineering, 2011, vol. 20, no. 1, p. 200-2003. ISSN: 1210-2512.
Detail

SEDLÁKOVÁ, V.; ŠIKULA, J.; CHVÁTAL, M.; PAVELKA, J.; TACANO, M.; TOITA, M. Noise in Submicron Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors: Lateral Electron Density Distribution and Active Trap Position. Japanese Journal of Applied Physics, 2012, vol. 2012 (51), no. 1, p. 024105-1 (024105-5 p.)ISSN: 0021-4922.
Detail

KOPECKÝ, M.; CHVÁTAL, M.; SEDLÁKOVÁ, V. Charge Carrier Transport in Ta2O5 Oxide Nanolayers. ElectroScope - http://www.electroscope.zcu.cz, 2010, vol. 2010, no. 3, p. 1-4. ISSN: 1802-4564.
Detail

SEDLÁK, P.; TOFEL, P.; SEDLÁKOVÁ, V.; MAJZNER, J.; ŠIKULA, J.; HASSE, L. Ultrasonics spectroscopy of silicon single crystal. METROL MEAS SYST, 2011, vol. 18, no. 4, p. 621-630. ISSN: 0860-8229.
Detail

ŠIK, O.; GRMELA, L.; ANDREEV, A.; ŠIKULA, J.; BELAS, E. Influence of CdTe material ageing on relaxation time and noise. Book of abstracts. Taipei: Academia Sinica, 2012. p. 1 (1 s.).
Detail

TRČKA, T.; KOPECKÝ, M.: software pro měření; Software pro měření průrazného napětí a zbytkového proudu kondenzátorů. http://www.ufyz.feec.vutbr.cz/. URL: http://www.ufyz.feec.vutbr.cz/. (software)
Detail

KOPECKÝ, M.; TRČKA, T.: Software pro měření; Software pro měření nabíjecích, vybíjecích a VA charakteristik kondenzátoru. http://www.ufyz.feec.vutbr.cz/. URL: http://www.ufyz.feec.vutbr.cz/. (software)
Detail

ŠIKULA, J.; SEDLÁKOVÁ, V.; MAJZNER, J.; SEDLÁK, P.: LCMS; Zařízení pro měření zbytkového proudu kondenzátoru. http://www.ufyz.feec.vutbr.cz. URL: http://www.ufyz.feec.vutbr.cz/index.php?lang=1&page=86. (funkční vzorek)
Detail

Odpovědnost: Šikula Josef, prof. Ing. RNDr., DrSc.