Миграция хрома по поверхности оксида кремния под действием сильного электрического поля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Продемонстрирована миграция хрома, играющего роль адгезионного материала для планарных электродов МЭМС-переключателя, по поверхности термически окисленной кремниевой пластины. Подача импульсов напряжения приводит к образованию наноструктур из хрома и углерода на управляющем электроде и их росту в направлении коммутируемого электрода. С течением времени структуры достигают микронного размера и перекрывают межэлектродный зазор. Миграцию активирует электрическое поле напряженностью порядка 108 В/м. Первые структуры формируются после подачи 102–105 импульсов, но по мере их роста процесс ускоряется. В случае электродов из платины миграция проходит быстрее и требует меньшего напряжения по сравнению с электродами из золота. Перенос материала происходит не только в зазоре между электродами, но также на поверхности SiO2 вокруг положительного электрода. Материал также перемещается под пленками Pt и Au, вызывая их отслоение от подложки. Описанные явления могут выводить из строя МЭМС-переключатели с электростатическим управлением и другие устройства, использующие сильные электрические поля.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. В. Уваров

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: i.v.uvarov@bk.ru
Россия, Ярославль, 150067

Л. А. Мазалецкий

Ярославский филиал Физико-технологического института им. К.А. Валиева РАН

Email: i.v.uvarov@bk.ru
Россия, Ярославль, 150067

Список литературы

  1. Rebeiz G.M. RF MEMS: Theory, Design, and Technology. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2003. 512 p.
  2. Cao T., Hu T., Zhao Y. // Micromachines. 2020. V. 11. Р. 694. doi: 10.3390/mi11070694
  3. Kurmendra, Kumar R. // Microsyst. Technol. 2021. V. 27. P. 2525. doi: 10.1007/s00542-020-05025-y
  4. Rebeiz G.M., Patel C.D., Han S.K., Ko C.-H., Ho K.M.J. // IEEE Microw. Mag. 2013. V. 14. P. 57. doi: 10.1109/MMM.2012.2226540
  5. Patel C.D., Rebeiz G.M. // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2011. V. 59. P. 1230. doi: 10.1109/TMTT.2010.2097693
  6. Klein N., Gafni H. // IEEE Trans. Electron Dev. 1966. V. ED-13. P. 281. doi: 10.1109/T-ED.1966.15681
  7. Sze S.M. // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. P. 2951. doi: 10.1063/1.1710030
  8. He M., Lu T.-M. Metal-Dielectric Interfaces in Gigascale Electronics. New York, NY: Springer Science+Business Media, LLC, 2012. 149 p.
  9. Uvarov I.V., Kupriyanov A.N. // Russ. Microelectron. 2018. V. 47. P. 307. doi: 10.1134/S1063739718050086
  10. Uvarov I.V. // Microelectron. Reliab. 2021. V. 125. Р. 114372. doi: 10.1016/j.microrel.2021.114372
  11. Lide D.R. CRC Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton: CRC Press/Taylor and Francis, 2009. 2760 p.
  12. Groudeva-Zotova S., Vitchev R.G., Blanpain B. // Surf. Interface Anal. 2000. V. 30. P. 544. doi: 10.1002/1096-9918(200008)30:1<544::AID-SIA814>3.0.CO;2-7
  13. Marechal N., Quesnel E., Pauleau Y. // J. Mater. Res. 1994. V. 9. P. 1820. doi: 10.1557/JMR.1994.1820
  14. McBrayer J.D., Swanson R.M., Sigmon T.W. // J. Electrochem. Soc. 1986. V. 133. P. 1242. doi: 10.1149/1.2108827
  15. Valov I., Waser R., Jameson J.R., Kozicki M.N. // Nanotechnology. 2011. V. 22. Р. 254003. doi: 10.1088/0957-4484/22/25/254003
  16. Tappertzhofen S., Mundelein H., Valov I., Waser R. // Nanoscale. 2012. V. 4. P. 3040. doi: 10.1039/C2NR30413A
  17. Tappertzhofen S., Menzel S., Valov I., Waser R. // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 99. Р. 203103. doi: 10.1063/1.3662013
  18. Thermadam S.P., Bhagat S.K., Alford T.L., Sakaguchi Y., Kozicki M.N., Mitkova M. // Thin Solid Films. 2010. V. 518. P. 3293. doi: 10.1016/j.tsf.2009.09.021
  19. Yao J., Zhong L., Zhang Z., He T., Jin Z., Wheeler P.J., Natelson D., Tour J.M. // Small. 2009. V. 5. P. 2910. doi: 10.1002/smll.200901100
  20. Uvarov I.V., Kupriyanov A.N. // Microsyst. Technol. 2019. V. 25. P. 3243. doi: 10.1007/s00542-018-4188-4
  21. Jiang N., Silcox J. // J. Appl. Phys. 2000. V. 87. P. 3768. doi: 10.1063/1.372412
  22. Zhang X., Adelegan O.J., Yamaner F.Y., Oralkan O. // J. Microelectromech. Syst. 2018. V. 27. P. 190. doi: 10.1109/JMEMS.2017.2781255
  23. Shekhar S., Vinoy K.J., Ananthasuresh G.K. // J. Micromech. Microeng. 2018. V. 28. Р. 075012. doi: 10.1088/1361-6439/aaba3e
  24. Liu Y., Bey Y., Liu X. // IEEE Trans. Microw. Theory Techn. 2016. V. 64. P. 3151. doi: 10.1109/TMTT.2016.2598170
  25. Song Y.-H., Kim M.-W., Lee J.O., Ko S.D., Yoon J.B. // J. Microelectromech. Syst. 2013. V. 22. P. 846. doi: 10.1109/JMEMS.2013.2248125
  26. Song Y.-H., Han C.-H., Kim M.-W., Lee J.O., Yoon J.-B. // J. Microelectromech. Syst. 2012. V. 21. P. 1209. doi: 10.1109/JMEMS.2012.2198046

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схематичное изображение электродов переключателя.

Скачать (96KB)
Метаданные
3. Рис. 2. РЭМ-изображения электродов из платины (а) и золота (б), полученные под углом 20° к плоскости подложки.

Скачать (712KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Структуры в зазоре между платиновыми электродами, сформировавшиеся в результате подачи 104 импульсов, вид сверху. Белыми точками обозначены области энергодисперсионного анализа.

Скачать (381KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Крупные структуры, сформировавшиеся между платиновыми электродами в результате подачи 2 × 104 импульсов. РЭМ-изображение получено под углом 20° к плоскости подложки.

Скачать (346KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Общий вид соединительной линии управляющего электрода после подачи 104 импульсов (a). Увеличенное РЭМ-изображение участка поверхности, выделенного прямоугольником (б). Точками обозначены области энергодисперсионного анализа.

Скачать (823KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Зависимость управляющего напряжения и тока, протекающего через платиновые электроды, от времени.

Скачать (100KB)
Метаданные

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».