Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của quá trình sinh trưởng và tính chất điện của các màng TiOx đến thiết kế microbolometer
Tóm tắt
Bài báo này trình bày khả năng sử dụng các màng TiOx không tỉ lệ như một vật liệu hoạt động cho ứng dụng bolometer. Các màng TiOx được lắng đọng trên nền kính bằng phương pháp phun bóng DC với lưu lượng oxy từ 0.1–0.7 sccm ở nhiệt độ phòng và các tính chất điện của chúng đã được nghiên cứu. Các màng TiOx được phát hiện có cấu trúc vô định hình với bề mặt dày đặc và mịn màng. Độ dày của các màng giảm từ 150 đến 30 nm khi lưu lượng oxy tăng. Màng TiOx tương ứng với lưu lượng 0.7 sccm cho thấy hệ số nhiệt độ tối đa về điện trở là 0.72%/°C. Hiệu suất của pixel bolometer dựa trên TiOx (pitch: 56 μm) được mô phỏng dựa trên các đặc tính điện của các màng đã lắng đọng. Màng TiOx tương ứng với lưu lượng oxy 0.7 sccm hiển thị độ dẫn nhiệt là 2.95 × 10–7 W/K cùng với chỉ số Merit tối đa là 2.45 × 106 và hằng số thời gian là 8.2 ms. Chênh lệch nhiệt độ tương đương với độ ồn của cấu trúc bolometer được ước lượng khoảng (~ 107 mK).
Từ khóa
#TiOx #bolometer #tính chất điện #màng mỏng #độ dẫn nhiệtTài liệu tham khảo
J.L. Tissot, Infrared Phys. Tech. 46, 147–153 (2004)
J.L. Tissot, C. Trouilleau, A. Crastes, O. Legras, Infrared Phys. Tech. 49, 187–191 (2007)
M. Vollmer, K.P. Mollmann, Infrared Thermal Imaging, Fundamentals, Research and Applications, 2nd edn. (Wiley VCH, Verlag GmbH & Co, KGaA, Weinheim, 2017)
I.P. Rogalski, Infrared Phys. Tech. 54, 136–154 (2011)
O. Rogalski, Optoelec. Rev. 20, 279–308 (2012)
Y. Tsujino, Infrared Phys. Tech. 53, 50–60 (2010)
A. Tanaka, S. Matsumoto, N. Tsukamoto, S. Itoh, K. Chiba, T. Endoh, A. Nakazato, K. Okuyama, Y. Kumazawa, M. Hijikawa, H. Gotoh, T. Tanaka, N. Teranishi, IEEE Trans. Electron. Dev. 43, 1844–1850 (1996)
R.S. Saxena, R.K. Bhan, C.R. Jalwania, K. Khurana, IEEE Sens. 8, 1801–1804 (2008)
R.S. Saxena, R.K. Bhan, C.R. Jalwania, P.S. Rana, S.K. Lomash, Sens. Actuator A 141, 359–366 (2008)
R.A. Wood, Uncooled infrared imaging systems, in Semicond. and Semimetals, ch. 3, vol. 47, ed. by D.D. Skatrud, P.W. Kruse (Academic Press, San Diego, 1997)
N. Fieldhouse, S.M. Pursel, M.W. Horn, S.S.N. Bharadwaja, J. Phys. D 42, 055408 (2009)
V. Leonov, N. Perova, P.D. Moor, B.D. Bois, C. Goessens, B. Grietens, A. Verbist, C.A.V. Hoof, and J.P. Vermeiren, Proc. SPIE (2003). https://doi.org/10.1117/12.468410
P.D. Raj, S. Gupta, M. Sridharan, J. Mater. Sci. 27, 7494–7500 (2016)
B. Wang, J. Lai, H. Li, H. Hu, S. Chen, Infrared Phys. Tech. 57, 8–13 (2013)
M.F. Zia, M.A. Rahman, M. Alduraibi, B. Ilahi, E. Awad, S. Majzoub, J. Electron. Mater. 46, 5978–5985 (2017)
M. Soltani, S.T. Bah, R. Karmouch, M. Gaidi, R. Vallée, J. Mater. Sci. 30, 20043–20049 (2019)
VYu Zerov, Y.V. Kulikov, V.G. Malyarov, I.A. Khrebtov, I.I. Shaganov, E.B. Shadri, Tech. Phys. Lett. 27, 378–380 (2001)
W. Zhou, X.F. Xu, C. Ouyang, J. Wu, Y.Q. Gao, Z. Huang, J. Mater. Sci. 25, 1959–1964 (2014)
S. Vadnala, P. Pal, S. Asthana, J. Mater. Sci. 27, 6156–6165 (2016)
F. Niklaus, C. Vieder, H.H. Jakobsen, Proc. SPIE 6836, 68360D (2008)
S. Gupta, A. Katiyar, R.K. Bhan, R. Muralidharan, Def. Sci. J. 63, 581–588 (2013)
C. Shin, D. Pham, J. Park, S. Kim, Y.J.J. LeeYi, Infrared Phys. Tech. 96, 84–88 (2019)
D.S. Kim, I.W. Kwon, Y.S. Lee, H.C. Lee, Infrared Phys. Tech. 54, 10–12 (2011)
M.L. Hai, Q. Cheng, M. Hesan, C. Qu, E.C. Kinzel, M. Almasri, Infrared Phys. Tech. 95, 227–235 (2018)
Y.E. Kesim, E. Battal, M.Y. Tanrikulu, A.K. Okyay, Infrared Phys. Tech. 67, 245–249 (2014)
J.E. Sanchez, G. González, G.V. Reveles, J.J.V. Salazar, L.B. Diaz, J.M.G. Hernández, M.J. Yacaman, A. Ponce, F.J. González, Infrared Phys. Tech. 81, 266–270 (2017)
A. Pazidis, R.R. Koch, Thin Solid Films 649, 43–50 (2018)
Y. Ju, M. Wang, Y. Wang, S. Wang, C. Fu, Adv. Cond. Matter Phys. 2013, 365475 (2013)
M. Bibes, J.E. Villegas, A. Barthelemy, Adv. Phys. 60, 5–84 (2011)
S. Dutta, A. Pandey, K.K. Jain, J. Alloy Compds. 696, 376–381 (2017)
S. Dutta, A. Pandey, O.P. Thakur, R. Pal, J. Vac. Sci. Tech. A 33, 021507 (2015)
Y. Huang, G. Pandraud, P.M. Sarro, J. Vaccum Sci. Technol. A 31, 01A148 (2013)
S. Dutta, R. Pal, R. Chatterjee, Mater. Res. Exp. 2, 046404 (2015)
A.L. Lin, U.S. Patent 7442933 (2008)
Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, Y.B. Shin, H.C. Lee, P.S. Reddy, Mater. Sci. Semicond. Proc. 32, 107–116 (2015)
Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, Y.B. Shin, H.C. Lee, J. Appl. Phys. D 48, 355104 (2015)
Y.B. Shinn, Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, H.C. Lee, J. Phys. Chem. Solids 91, 128–135 (2016)
D. Gokcen, O. Şentürk, E. Karaca, N.O. Pekmes, K. Pekmez, J. Mater. Sci. 30, 5733–5743 (2019)
W. Li, Z. Sun, D. Tian, I.P. Nevirkovets, S.X. Dou, J. Appl. Phys. 116, 033911 (2014)
R.K. Bhan, R. Saxena, C.R. Jalwania, S.K. Lomash, Def. Sci. J. 59, 580–589 (2009)
P.L. Richards, J. Appl. Phys. 76, 1–24 (1994)
F. Niklaus, A. Decharat, C. Jansson, G. Stemme, Infrared Phys. Tech. 51, 168–177 (2008)