НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

flag

Лаборатория полупроводниковой микроэлектроники

  • Главные
  • Полупроводниковая микроэлектроника

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛАБОРАТОРИИ

Заведующий лабораторий:


Хакимов Алим Адылович
- кандидат физика-математических наук
- старший научный сотрудник
e-mail: alimad54@gmail.com

Научные направление лаборатории:

  • - выявление новых физических принципов создания современных полупроводниковых приборов различного функционального назначения со стабильными и воспроизводимыми параметрами, востребованных в высокотехнологичных сферах и отраслях экономики республики;
  • - моделирование электронных процессов в полупроводниковых приборных структурах;
  • - исследования в области физики и технологии полупроводников пониженной размерности, микро- и наноструктур;
  • - моделирование электронных процессов в полупроводниковых приборных структурах;
  • - моделирование электронных и технологических процессов микроэлектроники;
  • - исследование возможностей создания микроэлектромеханических систем (МЭМС) и устройств на их базе
  • - развитие систем проектирования и конструирования изделий дискретной электроники и микроэлектроники

Часть работ Лаборатории выполняется в партнерстве с сотрудниками АО “FOTON (проф.Рахматовым А.З. с рядом специалистов) и сотрудниками ФТИ АН РУз (проф.Ёдгоровой Д.М. с рядом специалистов), а также докторантами и магистрантами обоих институтов.


Информация об основных научных результатах лаборатории

Разработка технологий изготовления термодатчиков и электронных термометров, совместимых с имеющейся технологической линией в АО «FOTON»

  С октября 2020г. выполняется работа по научно-исследовательскому проекту Ф3-201906071 на средства гранта от Министерства инноваций РУз на тему «Разработка технологий изготовления термодатчиков и электронных термометров, совместимых с имеющейся технологической линией в АО «FOTON»», целью которого является разработка энергосберегающего полупроводникового термодатчика для электронных термометров, позволяющих обеспечить импортозамещение электронных термометров, создав отечественное производство этой номенклатуры товаров. Общая сумма проекта – 1,5 млрд. сум.  

Для исследования были изготовлены 2 типа кремниевых p-n-структур (кристаллы термодатчиков), состоящие из эпитаксиального слоя n-типа, легированного фосфором, с концентрацией носителей 5·1015 см-3 при толщине 3.2±0.2 мкм в образцах типа I и 2.3±0.2 мкм в образцах типа II, который выращен на подложке кремния p-типа, ориентированного в плоскости (100) и легированного бором, с концентрацией носителей 3·1016 см-3 и толщиной 230±20 мкм. На части поверхности эпитаксиального слоя n-типа диффузией бора сформирована дополнительная сильнолегированная область р+-типа с концентрацией носителей 3·1018 см-3 при толщине 2.0±0.2 мкм в образцах типа I и 1.2±0.2 мкм в образцах типа II, которая технологически закорочена с подложкой p-типа через диффузионные области р++-типа, которые сформированы по краю структуры. Длина области р+-типа составляла 2.5 мкм в образцах типа I и 2.0 мкм в образцах типа II. Кроме того, диффузией фосфора сформированы две сильнолегированные области n++-типа толщиной 2.5±0.2 мкм в образцах типа I и 1.8±0.2 мкм в образцах типа II. Контакты к этим областям сформированы напылением слоя Al, толщиной 0.5±0.2 мкм. Расстояние между этими областями n++-типа составляла 20 мкм в образцах типа I и 14 мкм в образцах типа II. В результате в готовой структуре, представленной на рис. 1, сформированы два выпрямляющих перехода, один с n-р+-переходом, а другой с p-n-переходом, которые параллельно соединены между собой, так как область р+-типа закорочена с областью р-типа. При общим размере кристалла 0.46х0.46·10-2 см2 в образцах типа I и 0.5х0.5·10-2 см2 в образцах типа II, активная площадь p-n-перехода в обоих образцах составляла – 2.36·10-4 см2, а n-р+-перехода также в обоих образцах составляла – 0.2·10-4 см2.

Рис. 1. Структура изготовленных лабораторных образцов термодатчиков

Для облегчения исследования данные структуры были установлены на металлостеклянные корпусы типа КТ-1-12 (30 шт. образцов типа I и 30 шт. образцов типа II), кроме того были изготовлены и бескорпусные варианты (20 шт. образцов типа I), рис.2.

a)                            b)

Рис. 2. Образцы в корпусе типа КТ-1-12 (а) и безкорпусные (б)

  В настоящее время проводятся исследование электрофизических характеристик разработанных термодатчиков. В частности, ниже на рисунках представлены некоторые результаты:

a)                            b)

Рис. 3. Вольт-температурные характеристики традиционного диодного термодатчика с р-n-переходом (а) и диодного термодатчика с обедненной базовой областью (б)

Рис.4. Температурная зависимость вольт-амперной характеристики лабораторных образцов термодатчиков.

Рис. 5. Зависимость напряжения обеднения базовой области от напряжения смещения в исследуемых образцах типа I при различных температурах.

Рис. 6. Температурная зависимость напряжения обеднения базовой области.

 Кроме того, в лаборатории проводятся исследования возможности создания новых полупроводниковых приборов на основе структур с полным обеднением базовой области при различных варьированиях их топологических параметров. В частности, получены следующие результаты: 

  • - экспериментально установлено, что зависимости максимальных значений токов стока при соединении двух транзисторов от интенсивности падающего излучения изменяются по квадратичному закону, а фоточувствительность становится большей в сравнении с аналогом в дискретной структуре;
  • - исследование усилителя с динамической нагрузкой показало возможность значительного роста коэффициента усиления при одновременном управлении суммарными гармоническими искажениями и нелинейностями при качественном и специальном подборе номинальных значений элементов схемы;
  • - разработаны фоточувствительные кремниевые составные структуры на основе фотоприемника и биполярного транзистора с лавинным умножением, которые отличаются высокой фоточувствительностью и наличием внутреннего фотоэлектрического усиления первичного фототока;
  • - установлено, что спектральная зависимость чувствительности (во всем диапазоне чувствительности 0.4 ÷ 1.7 мкм) и быстродействие фиксации сигнала (время нарастания и время спада фототока) этих структур не зависят от величины смещающего напряжения.

Информация об основных публикациях лаборатории

2021 год

1.А.В. Каримов, Ф.А. Гиясова, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев. Фоточувствитель-ность многослойной структуры с потенциальными барьерами // Uzbek Journal of Physics, Vol.22 (#1), 2020 PP.33-38. 2. Kuliyev Sh.M., Khakimov A.A., Rakhmatov A.Z., Karimov A.V. Study of the effect of gamma radiation on static characteristics of silicon epitaxial-planar medium power diode // Физика полупроводников и микроэлектроника, 2020. – Vol.2, No.1. – С. 66-71. 3. A.V. Karimov, A.A. Yakubov, O.A. Abdulkhaev, A.A. Khakimov. A composite photodetector based on the photodiode and avalanche transistor // Физика полупроводников и микроэлектроника, 2020. – Vol.2, No.2. – С. 25-29. 4. O.A. Abdulkhaev, A.A. Yakubov, F.A. Giyasova, Sh.M. Kuliyev, A.A. Khakimov, D.M. Yodgorova, A.V. Karimov. Electrical properties and photosensitivity of semi-insulating GaAs multi-barrier photodiode / Материалы V международной конференции «Oптические и фотоэлектрические явления в полупроводниковых микро- и наноструктурах», 29-30 октябрь 2020 года, Фергана. 5. О.А. Абдулхаев, Р.Р. Бебитов, Т. Жумабоев, А.З. Рахматов. Термочувствительность диодного термодатчика с обедненной базовой областью / Международная онлайн-конференция “Современные тенденции развития физики полупроводников: достижения, проблемы и перспективы”, Ташкент, 28 май 2020 года. – Часть III. – С. 75-79. 6. Abdulaziz Karimov A.V., Rakhmatov A.Z., Kamanov B.M., Khakimov A.A., Yodgo-rova D.M., Abdulkhaev O.A. A High Gain JFET Amplifier with Dynamic Load // ICISCT 2020 conference. 7. A.Karimov, B.Kamanov, D.Yodgorova, A.Rakhmatov, A.Khakimov, O. Abdulkhaev. A High Gain JFET Amplifier with Dynamic Load // 2020 International Conference on Information Science and Communications Technologies (ICISCT), Tashkent, 4-6 November 2020. – No. 9351499. – PP. 1-3. 8. О.А. Абдулхаев, А.А. Якубов, Ф.А. Гиясова, А.А. Хакимов, Д.М. Ёдгорова, А.В. Каримов. О механизме фоточувствительности многобарьерной фотодиодной структуры на основе полуизолирующего арсенида галлия // Физика полупроводников и микроэлектроника, 2019. – Vol.1, No.4. 9. Ф.А. Гиясова, О.А. Абдулхаев. Некоторые особенности тонкопленочной фоточувствительной структуры с барьерами Шоттки / Материалы XII Республиканской научно-практической конференции «Роль одаренной молодежи в развитии физики», Ташкент, 18 мая 2019 года. С. 167-171. 10. А.А. Якубов, А.В. Каримов. Двухсторонне чувствительный фотодиод на основе арсенида галлия / Материалы XII Республиканской научно-практической конференции «Роль одаренной молодежи в развитии физики», Ташкент, 18 мая 2019 года. С. 196-199. 11. Д.Р. Джураев, А.В. Каримов, Д.М. Ёдгорова, О.А. Абдулхаев, А.А. Тураев. Принципы повышения чувствительности транзисторной структуры к внешним воздействиям // Физика полупроводников и микроэлектроника, 2019. – Vol.1, No.1. – PP. 45-47. 12. О.А. Абдулхаев, Р.Р. Бебитов, А.А. Хакимов, А.З. Рахматов, Д.М. Ёдгорова. Особенности термочувствительности кремниевых структур с обедненной базовой областью // Физика полупроводников и микроэлектроника, 2019. – Vol.1, No.3. (принята к печати). 13. Р.Р. Бебитов. Камбағаллашган база соҳали яримўтказгичли p-n-ўтишли диодларнинг термосезгирлиги / Материалы XII Республиканской конференции «Роль одаренной молодежи в развитии физики». Ташкент, 18 мая 2019 года. С. 355-357. 14. Р.Р. Бебитов, О.А. Абдулхаев, Д.М. Ёдгорова. Яримўтказгичли p-n-ўтишли датчикларнинг температурани ўлчаш аниқлиги / “Қайта тикланувчи энергия манбалари ва барқарор атроф муҳит физикаси” Республика илмий-техникавий анжумани материаллари тўплами. Қарши, 24-25 апрель 2019 й. 14-16 бет.

Информация о разработках лаборатории

Электронные медицинские термометры

С октября 2020г. выполняется работа по научно-исследовательскому проекту Ф3-201906071 на средства гранта от Министерства инноваций РУз на тему «Разработка технологий изготовления термодатчиков и электронных термометров, совместимых с имеющейся технологической линией в АО «FOTON»», целью которого является разработка энергосберегающего полупроводникового термодатчика для электронных термометров, позволяющих обеспечить импортозамещение электронных термометров, создав отечественное производство этой номенклатуры товаров. Общая сумма проекта – 1,5 млрд. сум.

Прибор для экспресс-анализа глюкозы в капиллярной крови человека

С февраля текущего года ведется подготовительная работа по будущему проекту создания Глюкометра для экспресс-анализа глюкозы в капиллярной крови человека в партнерстве с Белорусскими специалистами из МНИИРМ, г.Минск. Планируется подача запроса на Грант от Мининноваций РУз. К настоящему моменту с Белорусскими партнерами согласованы предварительные Технические параметры будущего прибора, предварительно согласованы этапы проведения работы, ведется изучение требований Минздрава РУз и УзДавстандарта к производимым в Узбекистане медицинским изделиям, готовится список согласованных с Минздравом и УзДавстандартом испытаний и схем утверждения функциональной пригодности прибора для использования в Узбекистане и потенциального экспорта прибора в третьи страны.