Félvezető szenzorok elektronikus zajának eredete = The origin of electronic noise in semiconductor sensors

A projekt támogatásának felhasználásával létrehoztunk egy alacsonyfrekvenciás zaj mérésére alkalmas laboratóriumot. A fő műszer az SR785 spektrum analizátor. Szenzor anyagok és szenzorok zajtulajdonságait vizsgáltuk. A zajmérések segítségével értelmeztük a porózus Si áramvezetési mechanizmusát. Zaj szempontból optimalizáltuk az PbS fotóellenállás technológiáját. Megállapítottuk, hogy az ion-implantantált piezo-ellenállások zaja kritikusan függ az ellenállás-hordozó közti p-n átmenet záróirányú áramától. Vizsgáltuk a szenzorok zaja miatti elvi alkalmazási korlátozásokat. Rendszeresen szerepeltünk a Fluctuation and Noise Symposium-on. Számos fiatal kutatót és gyakornokot vontunk be a munkákba. | Low-frequency electrical noise measuring set up has been built due to the financial support of the project. The main instrument is the SR785 dual channel dynamic signal analyser. The noise characteristics of sensors and sensor materials were investigated. The current conduction mechanisms in porous Si were interpreted taking into account the noise. The technology of PbS photo resistor was optimised in respect the noise. It was pointed out that the noise in ion-implanted pieso-resistor depends critically on the reverse current of the p-n junction between the resistor and the substrate. The noise limitations of the figures of merits of sensors were also investigated. Papers were presented in each year on the Fluctuation and Noise Symposium. Numerous young scientists and trainees were involved in the work

Millimeter wave detection by thermopile antenna

AbstractIn this paper a novel MEMS thermopile structure is proposed, which consist of linearly arranged p- and n- type polysilicon strips instead of the conventional loop-like configuration. It is shown that these devices sense the millimeter wave radiation beyond the infrared. The polarity and frequency dependence of the sensitivity prove that these strips behave as absorbing antennas towards the microwave/millimeter wave radiation. The induced current is calculated having a maximum in the geometrical center of the antenna, exactly at the position where the hot end of the thermopair is located. The measured responsitivities to direct heating, infrared radiation, 13 GHz microwave radiation and 100 GHz millimeter-wave radiation are presented

Isotropic Broadband E-Field Probe

An E-field probe has been developed for EMC immunity tests performed in closed space. The leads are flexible resistive transmission lines. Their influence on the field distribution is negligible. The probe has an isotropic reception from 100 MHz to 18 GHz; the sensitivity is in the 3 V/m–10 V/m range. The device is an accessory of the EMC test chamber. The readout of the field magnitude is carried out by personal computer, which fulfils also the required corrections of the raw data

SiC és más nagy tiltott sávú félvezető anyagok kutatása = Research of SiC and other wide band gap semiconductor materials

A kutatás során egy magas hőmérsékletű elektromos mérésekre alkalmas mérőrendszert fejlesztettünk és SiC anyag mérésére alkalmas mintakészítési eljárást alakítottunk ki. A berendezés fejlesztését kényszerből végeztük, mert a pályázat költségvetése nem tette lehetővé a mérésre szükséges berendezések beszerzését. A berendezés-fejlesztés pénzügyi és technikai szempontból is nehéz volt, mert a megoldásához sok egyedi feladatot kellett megoldani és összehangolni, limitált költségvetésből. A számítástechnika fejlődése olyan iramú, hogy a mérésvezérlés módját a futamidő alatt meg kellett változtatni. Ebben a munkában továbblépés ezen a területen az lehet, hogy a berendezés megépítésére használt megoldások egy későbbi ipari fejlesztésbe beépülhetnek. A kutatómunka - a berendezés-fejlesztéssel inkább párhuzamosan, mint összhangban - elsősorban különböző III-V és szilícium kvantumszerkezeteken történt. Különböző kvantumszerkezetek elektromos paramétereinek és hibahelyeinek tulajdonságait vizsgáltuk. A mikroszkópia vizsgálatok természetes szükségessége mellett a mért eredmények elméleti értelmezése az, ami lényegesen új megközelítést igényel, mert a vizsgált szerkezetekben jellemző, hogy a klasszikus (makroszkópikus) méretekre levezett összefüggések a mikroszkópikus eszközökön végzett mérések leírására gyakran nem alkalmasak. Ennek egyik alapvető oka lehet, hogy a kvantummechanika mérettartományába eső objektumok leírására a szilárdtestfizikában új modellek kialakítására lesz szükség. | A measuring system was developed for measuring high temperature electronic characteristics of devices and a procedure was developed for preparation of samples on SiC for ohmic contacts, Schottky barriers and MOS structures. The measuring system was developed for the reason of shortage of money, since the budget of the project did not allow the buying of a measuring system of this kind. The development was difficult both financial and technical point of view, since several tasks had to be solved and synchronized from a limited budget. The development of the computers is so fast, that the concept of computer control had to be changed during the project. In this development further step might be if some solutions realized in the development can be built in a later industrial development. The research - rather parallel than in harmony with measuring development - mainly was focused on different nanostructures in III-V and silicon quantum structures. Besides the natural need for microscopic investigation on these structures the theoretical interpretation of the measured results requires new approach, since the approximations developed for classical (macroscopic) often fail to explain properly the results measured on microscopic devices. A basic reason of it may be that new models have to be developed for describing the quantum mechanical sized solid phase objects

Elektromágneses hullámok mesterséges periodikus szerkezetekben = Electromagnetic waves in artificial periodical structures

Pórusos szilícium mintákban egydimenziós fotonikus kristályok állítottunk elő. Az elvégzett mérésekről és a hullámterjedés FDTD modellezéséről megjelent publikációink a közleményjegyzék 4., 7., 8., 11. és 21. tételei. FDTD modellezéssel vizsgáltuk a hullámterjedést kétdimenziós fotonikus kristályokban és beépített hullámvezető hibavonalak mentén. A kétdimenziós számításokról a jegyzék 16., valamint 12., 14., 19 és 20. tételeit közöltük. Előkészületeket tettünk az MTA MFA nanomegmunkáló laborjában, az egybeépített elektronmikroszkóp és fókuszált ionnyaláb alkalmazásával kétdimenziós fotonikus kristályok előállítására. A BME Fizikai Kémia Tanszékének kutatóival együttműködést kezdeményeztünk a Langmuir-Blodgett kísérleti módszer alkalmazására kétdimenziós fotonikus kristályok előállítása céljából. Ez az "önszerveződő maszkolási" eljárás teljesen újszerűnek bizonyult és erre vonatkozó publikációinkat komoly szakirodalmi sikernek tekintjük (a jegyzék 22-28. tételei). A témakör népszerűsítésére vonatkozó publikációink a jegyzék 1., 2., 3., 5. és 13. tételei. Két munkatársunk Japánban kapott 2 éves munkalehetőséget: Szabó Zsolt a 3 dimenziós FDTD módszer programkódjának elkészítésén, Volk János a kétdimenziós fotonikus kristály szerű ZnO szerkezetek előállításán és kísérleti vizsgálatán dolgozik. A beruházási keretből ''Nanocube'' típusú nanométer felbontású pozicionáló berendezést vásároltunk. | One dimensional photonic crystals have been prepared in Porous silicon samples. The experimental observations and the FDTD modeling of wave propagation in such structures have been published as the 4., 7., 8., 11. and 21. items of the publication list. Wave propagation has been studied in two dimensional photonic crystals and along wave-guides built therein using FDTD modeling. Publications on two dimensional structures are the 16., as well as the 12., 14., 19. and 20. items. We have attempted the preparation of two dimensional photonic crystals by applying focused ion beam in the nanofabrication lab of our MTA MFA institute. In cooperation with the Physical Chemistry Depertment of BME (BTU) we have intended to apply the Langmuir-Blodgett technique for the preparation of two dimensional photonic crystals. Asa result the ''self-assembled masking'' procedure proved to be a genuine novelty and our publications of the method are considered as works attracting serious impact (22.-28.items). In several publications we intended to disseminate popularizing information for wider community (1., 2., 3., 5. and 13. items of the list) Two colleagues work in Japan, Zsolt Szabó on coding of three dimensional FDTD modeling, János Volk on preparation and experimental study of periodic ZnO two dimensional structures. We have purchased a "Nanocube" type positioning device of nanometer acccuracy

Együtt-párologtatott négykomponensű félvezető vékonyréteg fotovoltaikus célra = Co-evaporated four-component semiconductor thin films for photovoltaics

A CIGS PV szerkezet kutatásának célja az együtt-párologtatásos előállításnál fellépő folyamatok megismerése; és az n-típusú puffer-réteg létrehozása vákuumtechnikailag zárt ciklusba rendezhető módon. Utóbbit az atomi réteg-leválasztási technika hazai bevezetésével oldottuk meg. Kb. 200 ciklusban Zn-és 2 at% Al prekurzor-technikával Al-mal adalékolt ZnO-rétegek üveg hordozón T= 210-220°C-on reprodukálhatóan kialakíthatók n=1,2•1021cm-3 adalékkoncentrációval, µ= 0.7 cm2/Vs mozgékonysággal ill. ρ≈2 mΩcm (1 ill. 7 mΩcm laterális és normális) vezetőképességgel. A CIGS rétegnövesztést ún. flash-párologtatásos módszerrel és utólagos szelenizációval vizsgáltuk. Ampullában, együttes párologtatással (T=500°C, t=15min) csak kalkopirit összetevők mutathatók ki, a hőkezelés csak a Ga-tartalmat befolyásolja. Az ideális CuIn0,8Ga0,2Se2 összetétel 10-15 perces hőkezeléssel beállítható a szokásos morfológiával, amit konformálisan fed be a kb. 40nm ALD pufferréteg . Üvegen, Mo-elektródra párologtatott (In, Ga) és porlasztott (Cu) fémösszetevők rétegsorrendjének szerepe döntő utólagosan szelenizált rétegszerkezeten. Felpárologtatott Se-forrás hőkezelésével (változó gőznyomáson) vákuumban a szelenizáció nem sikeres, de konstans gőznyomáson (ampullában) tökéletes, ha a fémrétegek sorrendje In, Ga, Cu. | The research on CuInGaSe2 (CIGS) thin film PV structures aimed at understanding of fundamental phenomena at the co-evaporation of the absorber layer; and the development of n-type buffer-layer by an integrable vacuum-method. Latter problem was solved by the adoption of the Atomic Layer Deposition (ALD) technique. In ca. 200 cycles of alternating Zn and ca. 2at% Al precursor pulses Al-doped ZnO layers on glass substrates could be formed reliably at T= 210-220°C with n=1,2•1021cm-3 doping concentration, µ= 0.7 cm2/Vs mobility and ρ≈2 mΩcm (1 vs. 7 mΩcm lateral and normal) resistivity. CIGS layer growth by the "flash-evaporation" method and with the post-selenisation of the metallic precursors was studied. Co-evaporation at T=500°C, t=15min results in solely chalcopyrite components, annealing time affects only the Ga-content in the layer. The composition CuIn0,8Ga0,2Se2 ideal for PV application can be set by an annealing for 10-15 min with the usual morphology, to be covered conformally by the ca. 40nm ALD buffer. The influence of the sequence of evaporated (In, Ga) and sputtered (Cu) metallic components on Mo-coated glass was studied by structural analyses on post-selenized d= 800…1200 nm layers. By the annealing of evaporated Se-source on top in vacuum (i.e. at varying Se vapour pressure) selenization was not successful. At constant vapour pressure (ampoule method) with a metal-layer order of In, Ga, Cu selenization is perfect