Автореферати та дисертаційні роботи

Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995

Browse

Has files: YesSubject: search.filters.subject.galvanomagnetic sensors

Search Results

Now showing 1 - 2 of 2
  • Thumbnail Image
    Item
    Технологія вирощування мікровіскерів твердого розчину InAs1-xSbх для гальваномагнітних сенсорів
    (Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Кость, Ярослав Ярославович
    Дисертація присвячена проблемам технології отримання мікровіскерів твердого розчину InAs1-xSbx. Розроблена технологія забезпечує вільну кристалізацію твердого розчину з парової фази без наявності узгодженої за параметром гратки підкладки. Основними особливостями методу є (і) формування масивів нановіскерів у кінетичному режимі за механізмом “пара-рідина-кристал” (ПРК), (іі) створення технологічних умов для конкуруючого росту нановіскерів шляхом оствальдового дозрівання, (ііі) епітаксійне нарощування нановіскерів до розмірів мікровіскерів у дифузійному режимі. Виявлено, що відтворюваному формуванню масиву нановіскерів у кінетичному режимі їх росту сприяє присутність у паровій фазі кисню, та визначено його оптимальний вміст, який становить декілька ppm. Спроектовано та виготовлено комплект технологічного обладнання, який дозволяє практично реалізувати двостадійну технологію вирощування віскерів твердого розчину InAs1-xSbx в закритій та відкритій системах. Показано, що розроблена технологія дозволяє отримувати нано- і мікровіскери твердого розчину InAs1-xSbx з різним складом компонентів. Рентгеноструктурним аналізом віскерів твердого розчину InAs1-xSbx встановлено залежність параметру гратки від складу його компонентів. Дослідження електрофізичних параметрів вирощених віскерів (концентрації вільних носіїв заряду, рухливості, питомого опору), їх залежності від дестабілізуючих факторів (температури, іонізуючого опромінення) показали перспективність використання віскерів твердого розчину InAs1-xSbx для гальваномагнітних сенсорів. Диссертация посвящена проблемам технологии получения микровискеров твёрдого раствора InAs1-xSbx. Разработанная технология обеспечивает свободную кристаллизацию твёрдого раствора из паровой фазы без присутствия согласованной по параметру решётки подложки. Основными особенностями метода являются (і) формирование массивов нановискеров в кинетическом режиме по механизму “пар-жидкость-кристалл” (ПЖК), (іі) создание технологических условий для конкурирующего роста нановискеров путём оствальдовского созревания, (ііі) эпитаксиальное наращивание нановискеров до размеров микровискеров в диффузионном режиме. Обнаружено, что воспроизводимому формированию массива нановискеров в кинетическом режиме их роста способствует присутствие в паровой фазе кислорода, и определено его оптимальное содержание, составляющее несколько ppm. Спроектирован и изготовлен комплект технологического оборудования, позволяющий на практике реализовать двухстадийную технологию выращивания вискеров твёрдого раствора InAs1-xSbx в закрытой и открытой системах. Показано, что разработанная технология позволяет получать нано- и микровискеры твёрдого раствора InAs1-xSbx с различным составом компонентов. При помощи рентгеноструктурного анализа вискеров твёрдого раствора InAs1-xSbx установлена зависимость параметра решётки от состава его компонентов. Исследования электрофизических параметров выращенных вискеров (концентрации свободных носителей заряда, подвижности, удельного сопротивления), их зависимости от дестабилизирующих факторов (температуры, ионизирующего облучения) показали перспективность использования вискеров твёрдого раствора InAs1-xSbx для гальваномагнитных сенсоров. Thesis addresses the technology issues of obtaining InAs1-xSbx solid solution microwhiskers. The developed technology ensures free crystallization of the solid solution from vapour phase without a lattice-matched substrate. The method is characterized with (i) the generation of nanowhisker arrays in kinetic mode aided by vapour- liquid-solid (VLS) mechanism, (ii) ensuring the technological conditions for nanowhiskers’ competitive growth by Ostwald ripening, (iii) the epitaxial overgrowth of nanowhiskers up to microwhisker sizes in diffusion mode. Oxygen in vapour phase has been revealed to contribute into repeatable forming of nanowhisker arrays in kinetic mode of their growth; its optimal composition has been determined to equal several ppm. A set of technological equipment has been designed and produced; it allows implementing a two-stage technology of growing the InAs1-xSbx solid solution whiskers in closed and open-tube systems. The capability of the developed technology to produce nano- and microwhiskers of InAs1-xSbx solid solution with various component ratios is demonstrated. Subjecting InAs1-xSbx solid solution whiskers to X-ray analysis of their crystal structure has made it possible to determine the correlation between the lattice parameters and their components ratio. The studies of the grown whiskers’ electrophysical parameters (free charge carrier concentration, mobility, resistivity), their response to destabilizing factors (temperature, ionizing irradiation) have demonstrated the high potential held by the use of InAs1-xSbx solid solution whiskers for galvanomagnetic sensors.
  • Thumbnail Image
    Item
    Напівпровідникові сенсори магнітного поля на розщеплених холлівських структурах.
    (Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Марусенкова, Тетяна Анатоліївна
    Робота присвячена вирішенню задач подальшого розвитку наукових засад та покращення експлуатаційних характеристик пристроїв вимірювання магнітного поля на основі напівпровідникових розщеплених холлівських структур (РХС). Розроблено комплексний підхід математичного моделювання РХС, що охоплює схемний та структурний аналіз та базується на визнаних та уніфікованих спеціалізованих середовищах – SPICE, FEMLAB та MATLAB. На основі проведеного параметричного аналізу експериментальних даних та математичного моделювання визначені основні причини неідеальності експлуатаційних характеристик РХС з кутовим розміщенням чутливої ділянки, двокоординатного сканера на основі лінійок РХС та трикоординатного сенсора на основі чотирививідної РХС. Встановлено, що на відміну від традиційних холлівських сенсорів, несиметрія чутливих ділянок РХС призводить не лише до зростання синфазної складової сигналу - напруги зміщення (off-set), але і до значного зростання нелінійності функції перетворення та паразитної перехресної чутливості 3D сенсорів магнітного поля. Отримали подальший розвиток підходи підвищення експлуатаційних характеристик та методи калібрування пристроїв вимірювання магнітного поля на основі вказаних РХС. Розроблені сигнальні перетворювачі та програмне забезпечення сенсорних пристроїв вимірювання магнітного поля на основі РХС, що відповідають особливостям цих структур та вимогам до сучасної мікроелектронної техніки. Здійснена апробація запропонованіх рішень в дослідніх зразках пристроїв вимірювання магнітного поля. The work is devoted to enhancement of galvanomagnetic sensors based ob semiconductor splitted Hall sensors (SHS) and further development of their scientific basis. It was developed a complex approach of mathematical modeling of SHS that includes schematic and structural analysis using commonly well-known specialized software - SPICE, FEMLAB та MATLAB. Upon the results of performed parametric analysis of experimental data and mathematical modeling we determined the main reasons of non-ideality of output signals of SHS with corner sensitive region, twodimensional scanner based on SHS and tree-dimensional sensor based on four-contact SHS. It was detected that on contrast to traditional Hall plates structural asymmetry of SHS leads not only to considerable off-set increase but also to considerable increase of their output signals nonlinearity and parasitic cross-sensitivity. As the result of the work parameters of magnetic sensors based on the said SHS were improved and their calibration methods were developed. Besides, signal transducers and software of sensors based on SHS that meet requirements SHS and modern microelectronics were developed. All proposed solutions are verified using test samples of magnetic sensors. Робота посвящена решению задач дальнейшего развития научных подходов и повышения эксплуатационных характеристик устройств измерения магнитного поля на основе полупроводниковых расщепленных холловских структур (РХС). Базовая идея РХС состоит в формировании интегрированных структур с использованием только одной половины холловского сенсора, обеспечивая этим более высокую пространственную разрешающую способность и возможность измерения в одной точке пространства трех проекций (BX, BY, BZ) вектора индукции магнитного поля. Создание сенсоров на РХС предусматривает решения комплекса задач, основными среди которых являются: во-первых, более детальный анализ эффектов, которые имеют место в РХС, и в частности, комбинация холловского и магниторезистивного эффектов; во-вторых, разработку специфичных математических моделей сенсоров на основе РХС; в-третьих, усовершенствование методик калибровки этих сенсоров; и, в-четвертых, реализация более совершенных методов и схем сигнального преобразования, которые обеспечивают выделение полезного сигнала от его паразитных составляющих и шумов. Предложен комплексный подход математического моделирования РХС, который сочетает схемно-структурный анализ и базируется на унифицированных специализированных средах – SPICE, FEMLAB та MATLAB. В SPICE проводят анализ РХС со схемотехнической точки зрения и оптимизацию схем формирования сигналов, в FEMLAB – структурный электрофизический анализ и оптимизацию конструкций сенсоров, а в MATLAB – математическую обработку результатов моделирования и взаимного обмена данных между SPICE и FEMLAB. Введено и раскрыто понятие формальных аналогов – SPICE элементов, синтаксис которых аналитическое описание функциональных взаимосвязей между выходными сигналами холловских сенсоров, электрофизических параметров структуры и проекций вектора индукции магнитного поля на оси РХС. На основе проведенного параметрического анализа экспериментальных данных и математического моделирования определены основные причины неидеальности эксплуатационных характеристик РХС с угловым размещением чувствительной области, двохкоординатного сканера на основе линеек РХС и трехкоординатногосенсора на основе четырехвыводной РХС. Установлено, что в отличии от традиционных холловских сенсоров, нессиметрия чувствительных областей РХС приводит не только к увеличению синфазной составляющей сигнала – напряжения смещения, но и к значительному увеличению нелинейности функции преобразования и паразитной перекрестной чувствительности 3D сенсоров магнитного поля. Сформулирована концепция построения 3D сенсоров магнитного поля на основе немостовых схем измерительного преобразования, что позволяет вдвое – с восьми до четырех – уменьшить количество выводов сенсоров, и тем самым, вдвое увеличить информативность многоканальных сканеров магнитного поля с ограниченным количеством сигнальных линий. Разработаны методики калибровки сенсоров магнитного поля на основе РХС с фиксированным и произвольным вращением 3D зондов в магнитной мере и программное обеспечение для реализации этих методик, в частности в вариантах: ортогонального размещения РХС с линейными характеристиками, ортогонального размещения с полиномиальными полевыми характеристиками и углового несовмещения РХС. Разработаны и изготовлены схемные узлы и макетные образцы сигнальных преобразователей сенсорных устройств магнитного поля на основе РХС, что соответствуют особенностям этих РХС и требования современной микроэлектронной техники, и в частности, базируясь на новом поколении микроэлектронной элементной базы (AD8551/2/4, ADG736, ADuC841, ADuC834) и синхронном детектировании сигнала, обеспечивают невоспроизводимость сигнала на уровне 0,25 % (ADuC841) и 0,0025 % (ADuC834), соответственно. Создано комплекс програмного обеспечения для анализа результатов измерения, калибрования сенсорных устройств и управления режимами работы сигнальных преобразователей этих устройств.