High-Temperature Dielectric Properties of Aluminum Nitride Ceramic for Wireless Passive Sensing Applications

The accurate characterization of the temperature-dependent permittivity of aluminum nitride (AlN) ceramic is quite critical to the application of wireless passive sensors for harsh environments. Since the change of the temperature-dependent permittivity will vary the ceramic-based capacitance, which can be converted into the change of the resonant frequency, an LC resonator, based on AlN ceramic, is prepared by the thick film technology. The dielectric properties of AlN ceramic are measured by the wireless coupling method, and discussed within the temperature range of 12 °C (room temperature) to 600 °C. The results show that the extracted relative permittivity of ceramic at room temperature is 2.3% higher than the nominal value of 9, and increases from 9.21 to 10.79, and the quality factor Q is decreased from 29.77 at room temperature to 3.61 at 600 °C within the temperature range

Alternative approaches for Preparation of AlN Nanolayers by Atomic Layer Deposition

Nitrid hliníku (AlN) je slibný polovodivý materiál s velkou mezerou v pásu. Tenké filmy AlN nacházejí uplatnění v různých elektronických a optoelektronických zařízeních. V první řadě je cílem výzkumu prezentovaného v rámci této disertační práce představit nové prekurzory do procesu ALD pro depozici tenkých vrstev AlN. Navrhované prekurzory jsou lepší než tradiční prekurzory buď v nákladové efektivnosti nebo reaktivitě. Část disertační práce je věnována prohloubení porozumění chemickým procesům, které probíhají během a po depozici. V tomto ohledu bylo navrženo pracovní řešení ke zlepšení chemického složení výsledných filmů a ke zmírnění nedostatků, například oxidace. Dalším důležitým aspektem této studie je důkladná analýza fenoménu vodíku v tenkých vrstvách AlN ALD. Vodíkové nečistoty byly zkoumány pomocí přesných a pokročilých technik patřících do skupin analýzy iontovým paprskem (IBA).Aluminum nitride (AlN) is a promising semi-conductive material with a wide band gap. Thin films of AlN find implementation in a variety of electronic and optoelectronic devices. First and foremost, the aim of the research presented within the scope of this dissertation is to introduce new precursors into ALD process for deposition of AlN thin films. The proposed precursors are superior to traditional ones either in cost-efficiency or reactivity. A part of the dissertation is devoted to enhancement of the understanding of chemical processes which take place during and after deposition. In this regard, a working solution to improving the chemical composition of the resulting films, as well as ameliorating deficiencies, for instance, oxidization, has been proposed. Another important aspect of this study has to do with a thorough analysis of hydrogen phenomenon in AlN ALD thin films. Hydrogen impurities have been investigated with the use of accurate and advanced techniques belonging to ion-beam analysis (IBA) groups.