硅钌合金薄膜结构与低频噪声特性研究

发布时间：2020-09-24 18:59

　　 非制冷红外焦平面探测器性能参数在很大程度上取决于其使用的红外敏感材料,因此,寻求具有低噪声水平和高电阻温度系数(TCR)的红外敏感薄膜材料尤为重要。TCR较大的非晶硅(a-Si)薄膜材料因其具有掺杂可控性,备受人们关注。研究表明,在a-Si中掺入金属钌(Ru)后形成的硅钌合金薄膜,电学性能可得到大幅度改善。本文以硅钌合金薄膜为出发点,将氢元素和氧元素分别引入到硅钌合金薄膜中,试图探寻适用于非制冷红外焦平面探测器的敏感薄膜材料。本文涉及到薄膜低频噪声的研究,考虑到金属与半导体的接触质量会影响薄膜的低频噪声可信度,因此实验测量了铝电极与不同浓度钌掺杂硅钌合金薄膜的I-V特性曲线,并采用线性传输线方法(LTLM)评价其电接触质量。研究表明,铝电极与三种Ru掺杂浓度的硅钌合金薄膜形成的接触均为欧姆接触,其中,铝电极与Ru掺杂浓度为1%的硅钌合金薄膜形成的欧姆接触质量最好,比接触电阻ρc=9.33Ωcm2。采用射频磁控溅射沉积装置沉积薄膜,研究了不同氢气流量对硅钌合金薄膜结构及低频噪声的影响规律。研究发现:1)随氢气流量的增大,薄膜电阻率和低频噪声尽管有所改善,但整体上并没有优于无氢掺杂时的硅钌合金薄膜;2)300℃退火处理可以改善薄膜的低频噪声水平;3)薄膜TCR的绝对值随着氢气流量的增加而增大,但离微测辐射热计的实际应用需求还有一定的差距。采用射频磁控溅射沉积装置沉积薄膜,研究了不同氧氩比对硅钌合金薄膜结构及低频噪声的影响规律。研究发现:1)掺入微量氧时,薄膜电阻率为92.2Ωcm,而无氧掺杂时,薄膜电阻率为1211.5Ωcm;2)掺入微量氧时,薄膜的低频噪声系数H=4.92E-11,而无氧掺杂时,薄膜噪声系数H=6.64E-10;3)薄膜TCR绝对值随着氧氩比的升高逐渐下降,但仍然处于可以应用的范围;4)经300℃退火后,薄膜低频噪声水平得到进一步提高,噪声系数降低至1.563E-12。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TN215;TB383.2

【参考文献】

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本文编号：2826137