Розробка діодних сенсорів температури з діапазоном експлуатації до 750 К

Автор(и)

  • Vasily Krasnov Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАНУ вул. Заводська, 76/78, м. Херсон, Україна, 73008, Україна https://orcid.org/0000-0002-7019-5769
  • Sergey Yerochin Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАНУ вул. Заводська, 76/78, м. Херсон, Україна, 73008, Україна https://orcid.org/0000-0003-1719-3016
  • Oleksii Demenskyi Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАНУ вул. Заводська, 76/78, м. Херсон, Україна, 73008, Україна https://orcid.org/0000-0003-3893-3861
  • Gennadii Krapyvko Херсонська державна морська академія пр. Ушакова, 20, м. Херсон, Україна, 73000, Україна https://orcid.org/0000-0002-8165-1213

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133811

Ключові слова:

діодні сенсори температури, діодна термометрія, термометрична характеристика, термочутливість, рідиннофазна епітаксія

Анотація

Розглядається проблема розширення діапазону функціонування діодних термосенсорів в область високих температур та приводяться деякі з результатів досліджень авторів в даній області. Для вирішення цієї проблеми запропоновано використовувати діодні структури на основі широкозонних напівпровідникових сполук в системі A3B5. Розроблено технологічну методику виготовлення дослідних зразків високотемпературних діодних сенсорів температури на основі GaP. Представлена методика дозволяє виготовляти зразки діодних сенсорів температури, високотемпературна межа роботи яких на 200÷300 K перевищує межу функціонування серійних кремнієвих діодних сенсорів температури. Розроблено дослідні методики нарощування епітаксійних структур твердих розчинів AlGaAs і виготовлення на їх основі діодних сенсорів температури. Показано, що обраний у роботі підхід дозволяє розширити довжину термометричної характеристики таких діодів у високотемпературну область приблизно на 150÷250 K. Представлена методика формування приладових структур InGaN і виготовлення дослідних зразків високотемпературних діодних сенсорів температури на їх основі. Дана методика з доробками може застосовуватися для виготовлення діодних сенсорів температури та інших приладів для високотемпературних застосувань, практично усього ряду твердих розчинів у системі InN-GaN. Досліджено параметри й характеристики отриманих діодних сенсорів температури. Результати досліджень можуть бути використані спеціалістами в області електроніки та оптоелектроніки у розробках та виробництві напівпровідникових приладів

Біографії авторів

Vasily Krasnov, Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАНУ вул. Заводська, 76/78, м. Херсон, Україна, 73008

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Лабораторія № 23 Технології матеріалів для оптоелектроніки

Sergey Yerochin, Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАНУ вул. Заводська, 76/78, м. Херсон, Україна, 73008

Науковий співробітник

Лабораторія № 23 Технології матеріалів для оптоелектроніки

Oleksii Demenskyi, Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАНУ вул. Заводська, 76/78, м. Херсон, Україна, 73008

Молодший науковий співробітник

Лабораторія № 23 Технології матеріалів для оптоелектроніки

Gennadii Krapyvko, Херсонська державна морська академія пр. Ушакова, 20, м. Херсон, Україна, 73000

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інноваційних технологій та технічних засобів судноводіння

Посилання

  1. Zhang, N., Lin, C.-M., Rao, Y., Senesky, D. G., Pisano, A. P. (2014). 4H-SiC PN diode for extreme environment temperature sensing applications. Sensors for Extreme Harsh Environments. doi: 10.1117/12.2050768
  2. Sclar, N., Pollock, D. B. (1972). On diode thermometers. Solid-State Electronics, 15 (5), 473–480. doi: 10.1016/0038-1101(72)90149-9
  3. Shwarts, Yu. М., Shwarts, M. M. (2005). Microelectronic thermodiode sensors of extreme electronics. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 3, 30–33.
  4. Kulish, N. R., Shwarts, Yu. M., Borblik, V. L., Venger, Ye. F., Sokolov, V. N. (1999). Self-consistent method for optimization of parameters of diode temperature sensors. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 2 (2), 15–27.
  5. Logvinenko, S. P., Alur, T. D., Zarochinceva, T. M. (1972). Termometricheskie harakteristiki smeshchennyh v pryamom napravlenii diodov iz Ge, Si, GaAs v intervale 4,2-300 K. Kriogennaya i vakuumnaya tehnika, 2, 69–78.
  6. Belyaev, A. E., Boltovets, N. S., Ivanov, V. N., Kamalov, A. B., Kapitanchuk, L. M., Konakova, R. V. et. al. (2008). Thermal-resistant TiB x -n-GaP Schottky diodes. Semiconductors, 42 (4), 453–457. doi: 10.1134/s1063782608040143
  7. Krasnov, V. A., Shutov, S. V., Shwarts, Y. M., Yerochin, S. Y. (2017). Determination of Ultimate Output Characteristics of Wide Bandgap Recombination-Mode Diode Temperature Sensors. Sensing and Imaging, 18 (1). doi: 10.1007/s11220-017-0178-3
  8. Sobolev, M. M., Nikitin, V. G. (1998). High-temperature diode formed by epitaxial GaP layers. Technical Physics Letters, 24 (5), 329–331. doi: 10.1134/1.1262110
  9. Lake Shore Cryotronics. Available at: https://www.lakeshore.com/Products/Cryogenic-Temperature-Sensors/Pages/default.aspx
  10. Ota, S. B., Ota, S. (2012). Calibration of GaAlAs Semiconductor Diode. Journal of Modern Physics, 03 (10), 1490–1493. doi: 10.4236/jmp.2012.310184
  11. Dalapati, P., Manik, N. B., Basu, A. N. (2013). Effect of temperature on the intensity and carrier lifetime of an AlGaAs based red light emitting diode. Journal of Semiconductors, 34 (9), 092001. doi: 10.1088/1674-4926/34/9/092001
  12. Erohin, S. Yu., Krasnov, V. A., Fonkich, A. M., Shvarc, Yu. M., Shutov, S. V. (2011). Shirokodiapazonnye termochuvstvitel'nye ehlementy datchikov temperatury na diodah AlGaAs. Tezisy 4-y Vserossiyskoy i stran-uchastnic KOOMET konferencii po problemam termometrii “Temperatura – 2011”. Sankt-Peterburg, 70–71.
  13. Zakheim, D. A., Itkinson, G. V., Kukushkin, M. V., Markov, L. K., Osipov, O. V., Pavlyuchenko, A. S. et. al. (2014). High-power AlGaInN LED chips with two-level metallization. Semiconductors, 48 (9), 1254–1259. doi: 10.1134/s1063782614090267
  14. Skierbiszewski, C., Siekacz, M., Turski, H., Muzioł, G., Sawicka, M., Feduniewicz-Żmuda, A. et. al. (2012). AlGaN-Free Laser Diodes by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy. Applied Physics Express, 5 (2), 022104. doi: 10.1143/apex.5.022104
  15. Liao, Y., Thomidis, C., Kao, C., Moustakas, T. D. (2011). AlGaN based deep ultraviolet light emitting diodes with high internal quantum efficiency grown by molecular beam epitaxy. Applied Physics Letters, 98 (8), 081110. doi: 10.1063/1.3559842
  16. Krasnov, V. A., Shwarts, Yu. M., Shwarts, M. M., Kopko, D. P., Erohin, S. Yu., Fonkich, A. M. et. al. (2008). Investigation of thermometrical characteristics of p+-n-GaP diodes. Tekhnologiya i Konstruirovanie v Elektronnoi Apparature, 6 (78), 38–40.
  17. Yerochin, S. Yu., Krasnov, V. A., Shwarts, Yu. M., Shutov, S. V. (2007). Diodes based on epitaxial gallium phosphide for high temperature thermometry. Journal of Radio Electronics, 11. Available at: http://jre.cplire.ru/jre/nov07/2/text.html
  18. Shvarc, Yu. M., Ivashchenko, A. N., Shvarc, M. M., Kopko, D. P., Kartashev, V. I., Lucenko, N. D. (2007). Metrologicheskoe obespechenie diodnoy termometrii. Pribory, 8 (86), 5–11.
  19. Erohin, S. Yu., Krasnov, V. A., Shvarc, Yu. M. (2011). Termometricheskie harakteristiki diodov na osnove GaAs i tverdyh rastvorov AlGaAs. Zbirnyk tez konferentsiyi molodykh vchenykh z fizyky napivprovidnykiv “Lashkarovski chytannia – 2011”. Kyiv, 170–172.
  20. Erohin, S. Yu., Krasnov, V. A., Fonkich, A. M., Shvarc, Yu. M., Shutov, S. V. (2012). Termochuvstvitel'nye ehlementy vysokotemperaturnyh diodnyh datchikov temperatury na osnove tverdyh rastvorov AlGaAs. Materialy I Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsiyi “Aktualni problemy prykladnoi fizyky”. Sevastopol, 143–144.
  21. Krasnov, V. O., Yerokhin, S. Yu. (2009). Pat. No. 47826 UA. Sposib vyznachennia efektyvnoi kontsentratsiyi osnovnykh nosiyiv zariadu v bazi shyrokozonnoho dioda. MPK H01L 21/66, G01N27/22. No. u 200909097; declareted: 03.09.2009; published: 25.02.2010, Bul. No. 4. 4 p.
  22. Krasnov, V. A., Shutov, S. V., Shwarts, Y. M., Yerochin, S. Y. (2011). Note: Determination of temperature dependence of GaP bandgap energy from diode temperature response characteristics. Review of Scientific Instruments, 82 (8), 086109. doi: 10.1063/1.3626902
  23. Adirovich, E. I., Karageorgiy-Alkalaev, P. M., Leyderman, A. Yu. (1979). Toki dvoynoy inzhekcii v poluprovodnikah. Moscow: Sovetskoe radio, 320.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-06-18

Як цитувати

Krasnov, V., Yerochin, S., Demenskyi, O., & Krapyvko, G. (2018). Розробка діодних сенсорів температури з діапазоном експлуатації до 750 К. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(5 (93), 19–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133811

Номер

Том 3 № 5 (93) (2018): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Vasily Krasnov, Sergey Yerochin, Oleksii Demenskyi, Gennadii Krapyvko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.