Образование пространственного заряда и возникновение ЭДС в пленках оксида алюминия при их взаимодействии с водой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им.И.И .МЕЧНИКОВА

На правах рукописи

ВИЛИНСКАЯ ЛЮДМИЛА НИКОЛАЕВНА

ОБРАЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА И ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭДС В ПЛЕНКАХ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ПРИ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ВОДОЙ

01.04.10 - Физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕ PAT диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Одесса - 1997

Работа выполнена на кафедре экспериментальной фюики и НИЛ -3 Одесского госуниверсигета им.И.И.Мечникова

Научный руководитель: кандидат физкко-матемахических наук, доцент Михо Владимир Вячеславович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Вику лип Иван Михайлович,

кандидат физико-математических наук, доцент Солошенко Виктор Иванович

Ведущая организация: Херсонский государственный технический университет

Защита диссертации состоится $ СЛЛ-ОА?1997 р. в ^'^

С-О

' р. в.

часов на заседании Специализированного Ученого Совета Д 05. 01. 07 Одесского государственного университета им. И.И.Мечникова (270100, г.Одесса, ул. Пастера, 27, БФА).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Одесского госуниверситета.

Автореферат разослан ^__-ЛЛ^л _ 1997 р.

Ученый секретарь

Специализированного Ученого Совета Д 05.01. 07 кандидат физико-математических наук,

доцент ФедчукА.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время усилилось внимание к изучению пленок оксидов металлов, полученных электрохимическим способом, в связи с использованием их в МДП-струкгурах, конденсаторах, датчиках во влагомерах, в качестве электроизоляционных и декоративных покрытий, а также катализаторов многих химических реакций. Электрохимический метод получения оксидных пленок имеет ряд преимуществ перед остальными методами приготовления окисных пленок (катодное распыление, термическое окисление). Этот метод позволяет в едином технологическом цикле регулировать как толщину окисного слоя в желаемых пределах, так и объемные свойства оксидов. Несмотря на широкое применение анодных окисных пленок на алюминии в различных областях техники, многие функциональные свойства этих пленок остаются малоизученными и до конца невыясненными.

Для анодных оксидных пленок многих металлов характерно явление формирования пространственного заряда. Наличие пространственного заряда в этих пленках, природа которого остается до сих пор спорной и неоднозначной, указывает на возможность применения оксидных пленок алюминия в качестве анодоэлектретов, а также источников слабых токов. Современное состояние проблемы пространственного заряда в этих пленках, несмотря на имеющийся в литературе значительный экспериментальный материал, требует дальнейшего развития, как в научном, так и в прикладном аспектах. Так, в связи с необходимостью расширения функциональных возможностей микроэлектронных устройств на основе оксидных пленок алюминия возникает вопрос о выяснении конкретного механизма образования пространственного заряда в рассматриваемых пленках. С другой стороны, на основе знания этого механизма ставится задача о создании источников тока.

Цель и задачи. В работах по исследованию электретных характеристик анодных окисных пленок оиомшшя высказано предположение, что поляризационное состояние обусловлено инжекцией электронов и захвата их на ловушки в приповерхностном слое окисла в процессе его роста или при приложении внешнего поляризующего напряжения. Однако, имеется ряд экспериментальных фактов, не укладывающихся в рамки предложенных механизмов создания и разрушения поляризационного состояния. Так, изменение емкости электролюминесцентной ячейки на основе оксида алюминия при различной влажности, создание поляризационного состояния в окисных пленках, алюминия в атмосфере, содержащей пары воды, и целый ряд других явлений не могут быть объяснены только образованием объемного заряда в процессе роста или поляризации пленки.

С другой стороны, накопленный к настоящему времени теоретический и экспериментальный материал свидетельствует о том, что процессы адсорбции и катализа, происходящие с участием поверхностных состояний окисных пленок, оказывают большое влияние на явления, протекающие на поверхности и в объеме этих пленок. Показано, что при помещении структуры А1-А1303-8п02 на основе окисла алюминия в атмосферу, содержащую пары воды, в ней возникает ЭДС. Возникновение ЭДС в рассматриваемой структуре состоит в следующем. В процессе адсорбции и диффузии молекул воды в глубь окисной пленки алюминия они могут попадать на неравномерно распределенные в этой пленке каталитически активные центры. При взаимодействии молекул воды с такими центрами возможно протекание реакции диссоциации. Вследствие различия коэффициентов диффузии продуктов диссоциации и концентрационного избытка их около каталитически активных центров возникают диффузионные потоки в сторону меньших концентраций, т.е. от Бп02 к алюминиевому электроду, тем самым происходит пространственное разделение продуктов диссоциации, что

приводит к возникновению разности потенциалов между электродами из алюминия и <5л02. В результате этого ионы Н* локализуются вблизи алюминиевого электрода, при этом алюминиевый электрод всегда заряжается положительно, а Бп02 - отрицательно. Однако наши дальнейшие исследования показали, что при определенных условиях полярность электродов сменяется на противоположную. Кроме того, было установлено, что величина разности потенциалов между электродами может достигать 0.4-0.8 В, что не может быть объяснено на основании предложенных ранее представлений.

Целью настоящей работы было исследование электронных и ионных процессов, происходящих в электрохимически полученных пленках оксида алюминия при их взаимодействии с парами воды, а также уточнение механизма возникновения ЭДС в них, учитывающее образование пространственного заряда, связанного на ловушках.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- установить влияние плотности паров воды и толщины окненой пленки на знак и величину ЭДС и выяснить причины, влияющие на появление разных знаков полярности алюминиевого электрода,

- выяснить участие ловушек в образовании пространственного заряда,

- определить концентрации свободных электронов в окисных пленках алюминия и электронов, связанных на ловушках,

- изучить кинетику ЭДС, возникающей в окисных пленках алюминия в атмосфере паров воды,

- построить физическую модель, описывающую механизм возникновения ЭДС в окисных пленках алюминия.

Научная новизна. В ходе выполнения поставленной задачи впервые установлено, что в процессе генерации ЭДС окисными пленками алюминия в присутствии паров воды могут принимать участие как протоны, так и электроны. Установлена и изучена зависимость ЭДС от толщины исследуемых пленок.

Установлено, что за величину ЭДС в окисных пленках алюминия ответственны ловушки биографического происхождения. Определена их концентрация и глубина залегания.

Методом тока Холла определена величина подвижности свободных электронов в окисной пленке алюминия. Установлено, что рассеяние электронов, в основном, происходит на тепловых колебаниях решетки.

Изучена кинетика нарастания и спада ЭДС в окисных пленках алюминия. Предложена математическая модель, описывающая кривые кинетики ЭДС, дающая хорошее совпадение с экспериментально полученными кривыми.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований предложен способ получения источника слабых токов с повышенными значениями удельной емкости и удельной энергии. Основные характеристики разработанного источника тока содержатся в информационном листке о передовом производственном опыте.

Основные положения, выносимые на защиту.

Результаты исследований, полученных в настоящей работе, позволяют сформулировать следующие основные положения, выносимые на защиту:

1. Выявленные зависимости знака и величины ЭДС, возникающей в окисных пленках алюминия, от плотности паров воды.

2. Предложенный механизм возникновения ЭДС, учитывающий образование пространственного заряда, связанного на ловушках.

3. Экспериментальные результаты исследования кинетики нарастания и спада ЭДС и пространственного заряда в оксидных пленках алюминия в атмосфере паров воды.

-74. Предложенная модель для кинетических процессов образования и разрушения пространственного заряда в исследуемых структурах.

5. Экспериментальные результаты исследования ЭДС и тока в системе А1-А1гОз - электролит. _

6. Возможность создания источников тока с большой удельной емкостью на основе пленок оксида алюминия.

Апробация работы. Основные положения работы и отдельные ее результаты докладывались на IV и V Международных конференциях по физике и технологии тонких пленок "МКФПТМУ" и "МКФТТП-V" (Ивано-Франковск, 1993, 1995), Международной конференции по химическим сенсорам (Рим, 1994).

Публикации: Основные результаты диссертационной работы отражены в 12 публикациях.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка литературы. Общий объем работы составляет 135 страницы, включая 99 страниц машинописного текста, 26 рисунков и списка цитированной литературы, насчитывающей 112 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель диссертационной работы и задачи, которые необходимо решить для достижения поставленной цели, научная новизна и основные положения выносимые на защиту •

В первой главе проводится анализ литературных данных по исследованию физико-химических свойств пленок оксида алюминия. Рассмотрен механизм создания поляризационного состояния, возникающего в результате инжехции электронов и захвата их на ловушки в приповерхностном слое оксида в процессе его электрохимического окисления или поляризации при приложении внешнего напряжения.

Показано, что физико-химические и электрофизические свойства структур на основе пленок оксида алюминия зависят от технологии их приготовления, а также определяются характером их взаимодействия с окружающей средой. На поверхности оксидной пленки в присутствии _ паров в окружающей атмосфере происходят процессы, приводящие к запасанию светосуммы, экзоэлектронной эмиссии, а также наблюдалось появление разности потенциалов между электродами структуры А1-А1203-Бп0:. Имеющиеся в литературе сведения не дают четкого представления о возникновении ЭДС и тока. Мало изучено влияние на величину и знак ЭДС внешних факторов, таких как плотность паров воды и температура, а также толщины пленки. Вследствие недостаточного количества экспериментальных данных нет окончательного представления о механизме возникновения ЭДС.

На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава посвящена описанию исследований влияния паров воды на электрофизические свойства пленок оксида алюминия, проведенных для уточнения механизма возникновения ЭДС в них.

Оксидные пленки алюминия получались электрохимическим окислением алюминиевой фольга в водном растворе щавелевой кислоты. Вторым контактом служил слой 5пОг , нанесенный на оксидную пленку методом пиролиза 5л С^.

Толщина оксидных пленок в зависимости от величины напряжения и длительности формовки варьировала в интервале 0.3-5.0 мкм. Сопротивление образцов при площади контактов 1 см2 составляло 10М06 Ом. Приведена схема установки для изучения влияния паров воды в окружающей атмосфере на электрофизические свойства оксидных пленок алюминия. Плотность паров воды задавалась в интервале 0.5-17 г/м3. В атмосфере паров воды возникала ЭДС, величина которой достигала 0.4-0.8 В. Показано, что при малых плотностях паров воды (<7 г/м*) алюминиевый электрод приобретает положительный потенциал, причем с ростом плотности паров воды

величина ЭДС сначала растет, затем начинает убывать, происходит смена знака ЭДС и алюминиевый электрод приобретает отрицательный потенциал. Такая зависимость знака потенциала на алюминиевом электроде от плотности паров воды объясняется нами следующим образом. При относительно малых плотностях паров воды ее молекулы образуют на поверхности микропор оксида алюминия вблизи электрода из ЗпО^ протонодонорные цешры, легко отдающие ионы Н+. В результате преимущественной диффузии этих ионов на алюминиевом электроде возникает положительный потенциал. При больших плотностях паров воды ее молекулы на поверхности микропор оксида образуют донорные цешры. В этом случае алюминиевый электрод вследствие преобладающей диффузии к нему электронов приобретает отрицательный потенциал. Таким образом, в возникновении ЭДС принимают участие как протоны, так и электроны.

Поскольку наблюдаемое значение ЭДС 0.4-0.8 В нельзя объяснить неравномерностью распределения концентрации свободных носителей заряда, то можно предположить, что возникновение ЭДС обусловлено образованием пространственного заряда. Так как возникновение ЭДС происходит только в присутствии паров воды, то с целью уточнения механизма формирования ЭДС представляло интерес более детально изучить вопрос об образовании пространственного заряда в оксидной пленке алюминия при ее взаимодействии с парами воды.

В связи с предположением об образовании пространственного заряда при взаимодействии пленки с парами воды интересными представляются исследования частотных зависимостей емкости и проводимости. Измерения проводились в интервале частот от 30 до 103 Гц и показали, что с увеличением частоты сопротивление и емкость падают. Установлено, что при низких частотах (до 400 Гц) частотные зависимости емкости и сопротивления, в основном, определяются дрейфом протонов, а при более высоких частотах дрейфом электронов.

Изучена термостимулированная проводимость (ТСП) и емкость (ТСЕ) пленок оксида алюминия, предварительно выдержанных в атмосфере паров воды, при двух частотах прикладываемого напряжения 100 Гц и 10000 Гц. Кривые ТСП и ТСЕ при нагревании имеют ряд максимумов, причем максимумы, наблюдаемые на частоте 100 Гц, соответствующие температуре ~340 К, исчезают на частоте 10000 Гц. Последующие максимумы на кривых ТСП и ТСЕ наблюдались как на частоте 100 Гц, так и на частоте 10000 Гц, причем максимумы ТСП и ТСЕ совпадают. При повторном нагреве ранее прогретых и охлажденных в вакууме образцов пиков ТСП и ТСЕ не наблюдалось. Наличие пиков при температуре ~340 К свидетельствует об ответственности за их появление протонов, термически освобождаемых с протонодонорных центров. Последующие максимумы, наблюдаемые на двух частотах, связаны с термическим освобождением электронов из центров, образованных ионами ОН' и локализованными на поверхности мнкропор оксидной пленки.

Изучена температурная зависимость тока, генерируемого в оксидных, пленках алюминия при двух значениях плотности паров воды. Температурное поведение тока объясняется на основании результатов измерений ТСП и ТСЕ и частотных зависимостей емкости и сопротивления.

В третьей главе представлены результаты определения основных параметров оксидных пленок алюминия и предлагается механизм возникновения ЭДС в них.

По току разряда источника тока - исследуемой структуры, полагая, что весь заряд сосредоточен на ловушках, определена концентрация ловушек, которая составила величину б* 1020 м-3.

Поскольку наличие ловушек должно также отразиться и на протекании электрического тока в пленке при приложении внешнего напряжения, нами проведены измерения вольтамперных характеристик (В АХ). Измерения проводились в интервале напряжений 0.1-130 В в вакууме. При напряжении до 4 В наблюдалась

линейная зависимость тока от напряжения. При дальнейшем увеличении прикладываемого напряжения эта зависимость подчиняется закону 1~У2, а затем при напряжении ~80 В наблюдается резкий рост тока на два порядка величины. Такое поведение тока от напряжения типично для протекания токов, ограниченных пространственным зарядом при наличии ловушек. Концентрация ловушек, ограничивающих протекание тока, определялась по величине напряжения соответствующего предельному

заполнению ловушек, и толщине образца и составила б* 102' м-3 . Отличие в значениях концентрации ловушек, найденные двумя методами, очевидно, связано с тем обстоятельством, что концентрация ловушек, определенная из измерений тока разряда, получена при условии пространственного разделения носителей заряда по толщине плешей. Поскольку основная часть электронов находится у электрода из 3п02, то заполнение ими ловушек вблизи алюминиевого электрода незначительно и не все электроны участи уют при измерении тока разряда. Поэтому определяемая по току разряда концентрация ловушек является заниженной по сравнению с этой же величиной, полученной из измерений ВАХ. Глубина залегания ловушек, оцененная из ВАХ, составила величину ~ 0.3 эВ.

Методом гока Холла определены подвижность и концентрация носителей тока. Установлено, что носителями заряда являются электроны, подвижность которых составляет величину (3-5.7)* 10'3 м2/(В*с), а концентрация - 1,3*1013 м-3 . Изучено температурное поведение подвижности электронов в исследуемых пленках. Установлено, что рассеяние носителей происходит, в основном, на тепловых колебаниях решетки.

Рассмотрено распределение потенциала по толщине оксидной пленки с учетом формирования пространственного заряда в результате захвата ловушками носителей тока. Поскольку концентрация свободных электронов в пленке очень мала по сравнению с концентрацией электронов, связанных на ловушках, стационарное

распредеяение концентрации электронов по толщине пленки определяется распределением концентрации электронов, связанных на ловушках. В результате процессов адсорбции и диссоциации молекул воды на поверхности оксидной пленки вблизи электрода из 8пОг формируются цещры, образовашше с участием ионов ОН', способные выполнять функции доноров элегаронов. Электроны, освобождаемые из этих центров, диффундируют от контакта из 5яС2 в глубь оксидной пленки, попадают на расположенные в ее объеме ловушки и, накапливаясь на них, образуют отрицательный пространственный заряд. На основании выше изложенного предложена математическая модель, описывающая образование пространственного заряда и возникновение ЭДС, а также описывающая ее зависимость от толщины пленки. Проведенные измерения зависимости величины ЭДС от толщины показали хорошее согласование экспериментальных и расчетных результатов.

В четвертой главе приведены результаты исследования кинетики ЭДС, возникающей в оксидных пленках алюминия при их взаимодействии с парами воды. Поскольку целью работы являлось уточнение механизма возникновения ЭДС, необходимо также выяснить кинетику установления ЭДС в присутствии паров воды. Показано, что кинетика ЭДС определяется, во-первых, кинетикой адсорбционно-десорбционных процессов, протекающих на поверхности пленки при резком изменении плотности паров воды в окружающей атмосфере, во-вторых, кинетикой электронных и ионных процессов, происходящих непосредственно в объеме пленки при неизменной плотности паров воды.

Кинетика ЭДС, обусловленная адсорбционно-десорбционными процессами, протекающими на поверхности пленки, происходит по ленгмюровскому механизму.

Изучено влияние температуры, плотности паров воды, внешнего нагрузочного сопротивления и толщины пленки на кинетику установления ЭДС, обусловленную электронно-ионными процессами,

происходящими в объеме оксидной пленки. При отрицательной полярности алюминиевого электрода в случае, когда ЭДС обусловлена диффузией электронов, постоянная времени процесса нарастания ЭДС тя составляет 0.01-0.1 с. При положительной полярности алюминиевого электрода в случае, когда. ЭДС обусловлена диффузией ионов Н*, т„ составляет 0.02-0.2 с. С повышением плотности паров воды, а также с увеличением сопротивления внешней нагрузки постоянная времени увеличивается. Она растет и при увеличении толщины оксидной пленки. При относительно малых плотностях паров воды, в том случае, когда алюминиевый электрод при комнатной температуре приобретает положительный потенциал, значение ЭДС монотонно растет с повышением температуры, т„ при этом падает. При относительно больших плотностях паров воды, когда алюминиевый электрод при комнатной температуре приобретает отрицательный потенциал, ЭДС с повышением температуры уменьшается, вблизи 400 К меняет знак и затем монотонно возрастает. При этом величина х„ сначала уменьшается, а затем при изменении знака ЭДС скачком возрастает и далее с ростом температуры снова уменьшается.

Получено аналитическое выражение для постоянной времени процесса нарастания ЭДС, из которого следует, что ти определяется, в основном, диффузионными процессами, происходящими в оксидной пленке.

Проведено также изучение кинетики спада ЭДС. Постоянная времени процесса спада ЭДС т« не зависит от плотности паров вода в окружающей атмосфере, растет с увеличением нагрузочного сопротивления и уменьшается с повышением температуры. Величина Тс, также как и тН1 изменяется в пределах 0.01 -0.1 с.

Приведенные экспериментальные результаты хорошо описываются предложенной моделью для кинетических процессов, происходящих в оксидных пленках алюминия.

-14В пятой главе установлено возникновение ЭДС при контакте оксидных пленок алюминия с электролитом. Показано, что представления о формировании пространственного заряда и ЭДС в структурах Л1~А12Ог5п02 справедливы также и дня структур А1-А1203 -электролит. В качестве электролита использовался 3% раствор соли аммония сернокислого, а противоэлектрода графитовый стержень. Величина ЭДС в системе А1-А1203 -электролит составляла 0.1-0.6 В. Из сравнения общего количества электричества, прошедшего через систему, и количества электричества, прошедшего за счет электролиза сделан вывод, что электролиз не является основным процессом, ответственным за протекание тока.

Возникновение ЭДС и тока в этом случае, в основном, обусловлено тем, что поступающие из электролита положительно заряженные ионы приводят к заряжению прилегающей к электролиту поверхности пленки. Отрицательно заряженные ионы обеспечивают поступление к этой пленке электронов, которые затем диффундируют к алюминиевому электроду, в результате чего он приобретает отрицательный потенциал. Нейтральные радикалы, образующиеся при этом, покидают поверхность пленки, делая возможным поступление к ней других ионов, что обеспечивает стационарный характер протекания тока при замыкании цепи через нагрузочное сопротивление.

Несмотря на то, что величина ЭДС, возникающая в структурах А1-А120} -электролит такова же, как и в структурах А1-А120гБп02, находящихся в атмосфере паров воды, внутреннее сопротивление их существенно различны и, поэтому токи, которые можно снять при работе этих структур на порядок выше, чем для структур А1-А120г5п02. Показано, что рассматриваемые системы могут быть использованы в качестве первичных элементов источника тока, при этом удельная емкость и удельная энергия значительно превышают эти параметры у известных источников тока.

Р заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, обсуждается ее практическая значимость и перспективы дальнейших исследований по данной теме.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ К РАБОТЕ

1. При взаимодействии пленок оксида алюминия с парами воды в структурах Л1-А12ОгЗпОг возникаегЭДС, обусловленная участием в ее образовании как протонов, так и электронов. При относительно малых плотностях паров воды образование ЭДС связано с диффузией протонов в оксидной пленке, а при относительно больших плотностях паров воды - диффузией электронов.

2. Образование пространственного заряда и ЭДС в оксидных пленках алюминия происходит результате адсорбции и диссоциации молекул воды на каталитически активных центрах микропор оксида, формирования вблизи электрода из ЛзО^ центров, образованных с участием ионов <9Н", способных выполнять функции доноров. Электроны, освобождаемые го этих центров, диффундируют от контакта го в глубь оксидной пленки, попадают на расположенные в ее объеме ловушки и, накапливаясь на них, образуют отрицательный пространственный заряд.

3. Величина ЭДС, возникающей в пленках оксида алюминия в присутствии паров воды, в основном, определяется плотностью паров воды в окружающей атмосфере и концентрацией ловушек биографического происхождения в них.

4. С увеличением толщины пленки ЭДС растет до некоторой стационарной величины ~0.4-0.8 В , зависящей от плотности паров воды в окружающей атмосфере, и описывается с учетом распределения концентрации связанных на ловушках электронов.

5. Кинетика ЭДС в оксидных пленках алюминия, возникающей в присутствии паров воды, определяется, во-первых, кинетикой адсорбционно-десорбционных процессов, протекающих на поверхности пленки, во-вторых, кинетикой электронных и ионных

процессов, происходящих непосредственно в объеме оксидной пленки. Кинетика нарастания и спада ЭДС, обусловленная адсорбционно-десорбциошшми процессами, происходит по ленгмюровскому механизму. Кинетика нарастания и спада ЭДС, обусловленная электронно-ионными процессами, происходящими в объеме оксидной пленки, определяется плотностью паров воды, температурой, величиной нагрузочного сопротивления и толщиной пленки.

6. Приведенные экспериментальные результаты свидетельствуют о возможности создания на основе пленок оксида алюминия источников тока с большой удельной емкостью.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ

1. Михо В.В., Колебошин В Л., Семенюк Л.Н., Денисова Г.М. Изучение поведения ЭДС, генерируемой пленками окиси алюминия в атмосфере водородосодержащих веществ II Материалы 4 Международ-конф. по физике и технологии тонких пленок. Ивано-Франковск. 1993. ч.2, с.314.

2. Михо В.В., Колебошин В .Я., Семенюк Л.Н., Денисова Г.М. Эффект памяти в окисных пленках алюминия и тантала // Материалы 4 Международ-конф. по физике и технологии тонких пленок. Ивано-Франковск. 1993. ч.2, с.365.

3. Mikho V.V., Koleboshin V.Yu., Semenyuk L.N., Denisova G.M. Ammonia, sulphur hydrogen and peroxide hydrogen luminescence sensors in water solution II Technical Digest of Fifth Internation Meeting on Chemical Sensors. Roma, Italy, 1994. P.1029-1031,

4. Михо B.B., Колебошин В.Я., Семенюк Л.Н. Изучение процесса установления ЭДС в окисных пленках алюминия при взаимодействии с парами воды // Материалы 5 Международ, конф. по физике и технологии тонких пленок. Ивано-Франковск. 1995. ч.1, с.140.

- 175. Михо В.В., Колебошин В .Я., Семенюк Л.Н. Генеращя ЕРС у пятках оксиду алюмшно // Укр. физич. журнал. 1995.-T.40.-N.U-12,-С.1209-1211.

6. Михо В.В., Семенюк Л.Н. Источник тока на основе пленки оксида алюминия II Информлист о передовом пронзводствен.опыте. Одесса. 1996, N.267-96.

7. Михо В .В., Колебошин В~Я., Семенюк Л.Н. ЭДС, возникающая в окисных пленках алюминия в атмосфере паров воды II Фотоэлектроника. 1996.-N.6.-C.56-58.

8. Семенюк Л.Н. Электрофизические свойства пленок оксида алюминия // Неорганические материалы. 1996.-T.32.-N.12. -С.1500-1501.

9. Михо В.В., Семенюк Л.Н. Формирование пространственного заряда в окисных пленках алюминия // Микроэлектроника. 1996. -Т.25. - N.6. -С.442-444.

10. Михо В.В., Семенюк Л.Н. Кинетика ЭДС в окисных пленках алюминия, возникающая в атмосфере паров воды // Радиотехника и электроника. 1996.-T.41.-N.9.-C.1140-1142.

11. Михо В.В., Колебошин В.Я., Семенюк Л.Н. Устройство для определения концентрации аммиака в газовых смесях II Информ-лист. о передовом проговод. опыте. Одесса. 1996. N.290-96.

12. Mikho V.V., Vilinskaya L.N. Source of current based on oxide aluminium films // Illrd NEXUSPAN Workshop on Microsystems in Enveronmental Monitoring. 13-14 December. 1996, UZKOE Hotel, Moscow, p.61.

Внлинская Л.Н. Образование пространственного заряда и возникновение ЭДС в пленках оксида алюминия при их взаимодействии с водой. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.10 -Физика полупроводников и диэлектриков. Одесский государственный университет им.И Л.Мечникова, Одесса, 1997. ~~

Диссертация содержит результаты: 12 работ, опубликованных в реферированных журналах и 5 работ, опубликованных в тезисах международных конференций. В диссертации исследуются структуры на основе пленок оксида алюминия при их взаимодействии с водой. Изучаются зависимости величины и знака ЭДС, возникающей при взаимодействии исследуемых структур с водой, от плотности паров воды и толщины оксидной пленки алюминия. Рассмотрение основывается на предположении об образовании пространственного заряда, связанного на ловушках биографического происхождения. Предложен механизм, описывающий образование пространственного заряда и возникновение ЭДС, а также математическая модель кинетических процессов, происходящих в оксидных пленках алюминия. Проведено всестороннее сравнение с экспериментальными данными.

Ключов1 слова: просторовий заряд, електрорушнйна сила, шпвки оксиду алюмншо, днфузш, дисощащя, густина водяжм пари, каталгтично активш цснтри, уловлювачи бюграф^чного походження.

ANNOTATION

The thesis contains the results of: 12 papers published in refereed journals and 5 abstracts of international conferences. The structures based on aluminium oxide films by interaction with the water are investigated. The value and sign of EMF, arising by interaction these structures with the water, dependencies of water vapours density and oxide film thickness are studied. The consideration is based on the assumption about space charge formation bonded on the traps of biographical nature. The mechanism described the space charge formation and EMF appearing, and mathematical model of kmetical processes in aluminium oxide films are proposed. The comprehensive comparison with experimental data have been done.

Key words space charge, electromoving force, aluminium oxide films, diffusion, dissociation, water vapours density, catalitically active centres, traps of biographical nature.