Магнитные пленки пермаллоя NiFe и тройного сплава CoNiFe применяются в изделиях нано- и микроэлектроники, а также в магнитной памяти с высокой плотностью упаковки. Электрохимическое покрытие NiFe и СоNiFe снижает коррозию и износ в магнитных и электрических устройствах, а также используется для электрокаталитических материалов. Большие механические напряжения в магнитных пленках приводят к деформациям и неисправностям приборов из-за отслоения пленок от подложки кремния. В работе для выяснения природы явлений, происходящих при электрохимическом осаждении пленок NiFe и CoNiFe разной толщины и приводящих к механическим напряжениям, проведено исследование их параметров. Показано, что измерение прогиба пластин, состоящих из Si, SiO, SiN, NiCr, Ni, после нанесения на них каждого из слоев NiFe и CoNiFe позволяет определить механические напряжения в пленках. Установлено, что прогиб пластин с нанесенными пленками SiN отрицательный и больше, чем с пленками SiO. Прогиб после нанесения слоев NiCr и Ni отрицательный. Прогиб пластин кремния с нанесенными пленками CoNiFe имеет максимальное значение 180 мкм при толщине пленки 12 мкм, с пленками NiFe - 150 мкм при толщине пленки 15 мкм. Прогиб после нанесения пленок NiFe, CoNiFe положительный. Отслаивания пленок не наблюдается. Разница знаков деформации пленок Ni и СоNiFe или NiFe и прямой зависимости прогиба пластин кремния от толщины пленок NiFe и СоNiFe позволяет связать механические напряжения с наводороживанием (водородной хрупкостью) и выделением водорода после процесса. Определено, что намагниченность пленок NiFe ниже, чем пленок CoNiFe. Последние перспективны для применения в преобразователях магнитного поля.
Увеличение магнитной индукции в пермаллое позволяет в несколько раз повысить чувствительность магнитополупроводниковых микросистем к магнитному полю. При использовании пленок пермаллоя в качестве концентраторов магнитного поля для получения оптимальных магнитных свойств важно исключить аномальное соосаждение компонентов сплава и снизить разброс технологических параметров. В работе исследован хлоридный электролит с коррекцией рН соляной кислотой, который обеспечивает конгруэнтное электрохимическое осаждение пермаллоя при нагреве. Контроль точности приготовления электролита для электрохимического осаждения проведен с помощью спектрофотометрического исследования хлоридного электролита. Показано, что аномальность электроосаждения пермаллоя связана с переменной валентностью железа с двумя и тремя значениями заряда ионов при гидролизе солей железа. Установлено, что магнитные свойства пленок соответствуют объемным образцам пермаллоя и чувствительны к отклонению состава от молярного соотношения компонентов, равного 4,26.
Представлены результаты исследований тонких пленок ZnO:Ga, полученных магнетронным распылением соответствующей мишени в среде аргона и аргона с 5%-ным содержанием водорода без нагрева подложки. Показано, что удельное сопротивление и стабильность во времени пленок ZnO:Ga существенно зависит от их толщины, воздействия солнечного излучения, внешней окружающей среды. Установлено, что легирование пленок ZnO:Ga водородом позволяет существенно снизить их удельное сопротивление, а повышения стабильности пленок во времени можно достигнуть с помощью покрытия, защищающего от воздействия внешней газовой среды.
Использование хлоридных электролитов для электрохимического осаждения пермаллоя NiFe перспективно, так как сульфатные электролиты при наличии серы являются нестабильными. Магнитные параметры пленок сплава NiFe очень чувствительны к отклонению состава от молярного соотношения компонентов, равного 4,26. В работе контроль точности приготовления хлоридного электролита для электрохимического осаждения пермаллоя проведен с использованием спектрофотометрии. Анализ электролита по спектрам поглощения и рассеивания света коллоидными частицами гидроксида железа показал, что электролитическая диссоциация двухвалентного железа и механизм аномального соосаждения никеля и железа зависят от температуры и влияют на электрохимическое осаждение пленок пермаллоя. Отмечено, что специфической особенностью раствора хлорида железа при гидролизе является выделение осадка гидроксида железа в виде коллоидных частиц с комплексообразователем - борной кислотой. Показано, что из хлоридного электролита после фильтрации раствора хлорида железа никель осаждается лучше, чем железо. Установлено, что происходит нормальное конгруэнтное осаждение пленок сплава NiFe и аномальное соосаждение исключается.
Магнитомягкие тонкие пленки тройной системы CoNiFe являются основой для хранения магнитных данных с высокой плотностью. Электрохимическое осаждение пленок тройной системы CoNiFe по сравнению с «сухими» процессами дает более однородное покрытие с меньшим количеством дефектов и позволяет увеличить толщину пленок без механических напряжений. В работе изучена природа явлений, происходящих в электролите для электрохимического осаждения пленок CoNiFe и приводящих к различию относительного содержания элементов в электролите и пленке. Экспериментально исследован водородный показатель хлоридных электролитов в диапазоне температур 25-70 °С. Проведено электрохимическое осаждение пленок СоNiFe при температуре 70 °С. Показано, что растворы солей CoCl, NiCl, FeCl при концентрации от 0,006 до 1 моль/л характеризуются сложным процессом образования ионного баланса в одиночных и смешанных растворах. Осаждение пленок CoNiFe проведено из хлоридного электролита c отношением содержания компонентов 1:1:1 при средней концентрации 0,083 моль/л каждого компонента. Установлено, что содержание компонентов в пленке при электрохимическом осаждении из трехкомпонентного раствора солей CoCl, NiCl, FeCl с равной концентрацией каждого компонента не соответствует составу электролита, но приближается к нему при уменьшении концентрации каждого компонента при большой плотности тока.
Полупроводниковые датчики состава газа на основе оксидов металлов характеризуются высокой чувствительностью и быстродействием при низком энергопотреблении. Особенности технологии изготовления данных преобразователей позволяют уменьшать их габаритные размеры, открывая широкие возможности для интеграции в мобильные устройства. При производстве полупроводниковых датчиков газа важным этапом является формирование металлооксидного чувствительного слоя, в частности процесс совмещения высокопористого металлооксидного слоя и интегральных структур. В работе представлены результаты исследования экспериментальных образцов преобразователей состава газа с пористым газочувствительным слоем. Газочувствительный слой сформирован методом струйной микропечати суспензии на основе SnO с последующим отжигом. Проведено сравнение чувствительности экспериментальных образцов преобразователей состава газа с газочувствительными слоями, сформированными из двух вариантов исходной суспензии: на основе чистого SnOи на основе SnO, легированного Cr и Nb. Получена зависимость изменения проводимости экспериментального образца интегрального преобразователя состава газа от концентрации H в воздушной среде. Установлено, что газочувствительный слой на основе SnO с добавками Cr и Nb имеет более высокую чувствительность к изменению концентрации детектируемого газа за счет более высокой удельной площади поверхности и меньшей агломерации частиц.
Рассмотрены особенности приема и обработки низкочастотного сигнала с сейсмодатчика на примере микросхемы на основе базового матричного кристалла серии 5507. Микросхема предназначена для обнаружения движения человека. Приводятся особенности информационного сигнала, полученного на выходе сейсмодатчика, основные характеристики микросхемы, ее структура.
Экспериментально исследован макет микросистемы мехатронного устройства с магнитотранзисторными преобразователями. Установлено, что микросистема мехатронного устройства с кремниевой консолью, микромагнитом и магнитотранзисторным преобразователем позволяет контролировать микроперемещения по изменению магнитного поля на резонансных частотах консоли с микромагнитом. Предложенная микросистема позволяет получать магнитный сигнал о перемещениях и вибрации в мехатронных системах и может быть реализована в интегральном исполнении.
Представлены результаты оптимизации конструкции мембраны в теплодисперсионном датчике для применения в составе портативной диагностической аппаратуры по выявлению критической концентрации взрывоопасных газов. Расчет тепловых потерь для различных конструктивных вариантов мембраны датчика взрывоопасных газов проводился с помощью программы SOLIDIS3D пакета ISE TCAD. Показана возможность применения в составе диэлектрической мембраны датчика взрывоопасных газов определенной конфигурации поликремния при ограничении на потребляемую мощность в 25 мВт.
Представлены результаты исследований параметров пермаллоевых пленок, полученных методом электрохимического осаждения в локальные области, ограниченные фоторезистивной маской на металлизированной поверхности кремниевой пластины. Получены экспериментальные зависимости магнитных параметров осажденного пермаллоя от времени выдержки электролита. Показана возможность применения осажденных пленок в качестве экранов магнитного поля цифровых изоляторов с гальванической развязкой на основе магниторезистивных наноструктур.
Установлено, что относительная по току чувствительность двухколлекторного латерального биполярного магнитотранзистора определяется расположением электродов, легированием кармана, служащего базой, схемой включения с общим потенциалом базы и подложки, режимом работы вблизи насыщения, величиной сопротивления нагрузки коллекторов.
Представлены результаты исследования локального электрохимического осаждения из хлоридного электролита. Получены пленки пермаллоя NiFe с магнитными свойствами, аналогичными объемным образцам, равномерные по толщине и с малыми механическими напряжениями без высокотемпературного отжига. Приведены зависимости скорости конгруэнтного осаждения пермаллоя от плотности тока.
Представлены результаты исследований технологии тонких пленок ZnO для использования в составе интегральных МЭМС-устройств. Показано, что удельное сопротивление и стабильность во времени пленок ZnO:Ga существенно зависят от их толщины, воздействия солнечного излучения, внешней окружающей среды. Причиной нестабильности тонких пленок ZnO являются процессы генерации и залечивания кислородных вакансий, создающие донорные уровни в запрещенной зоне ZnO.