Największa baza artykułów technicznych online - aktualnie 66233 publikacje.
Zaawansowane »          English [ENGLISH]
  • Aktualności
  • Prenumerata papierowa
  • Baza publikacji
  • Dostęp czasowy
  • KatalogFirm
  • O Wydawnictwie
profil Twój Profil
Kliknij, aby zalogować »
Jesteś odbiorcą prenumeraty plus
w wersji papierowej?

Oferujemy Ci dostęp do archiwalnych zeszytów prenumerowanych czasopism w wersji elektronicznej
AKTYWACJA DOSTĘPU! »

Twój koszyk
  Twój koszyk jest pusty

Czasowy dostęp?

zegar

To proste!

zobacz szczegóły
r e k l a m a

ZAMÓW EZEMPLARZ PAPIEROWY!

baza zobacz szczegóły
ELEKTRONIKA, ENERGETYKA, ELEKTROTECHNIKA ›
ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA › 2011-9
 

 Publikacja: Trawienia półprzewodników szerokoprzerwowych GaN i SiC
Autor: RENATA KRUSZKA  KATARZYNA KORWIN-MIKKE  IWONA PASTERNAK  MAREK WZOREK  ELIANA KAMIŃSKA  ANNA PIOTROWSKA  

Znakomite właściwości optyczne, mechaniczne, dobre przewodnictwo cieplne, duże napięcie przebicia elektrycznego oraz odporność na promieniowanie jonizujące materiałów półprzewodnikowych zwanych szerokoprzerwowymi, do których zalicza się GaN i SiC sprawiają, że są one bardzo atrakcyjne do zastosowania w przyrządach elektronicznych wysokiej mocy i wysokiej częstotliwości oraz urządzeniach pracujących w wysokiej temperaturze. Naszym celem jest opracowanie procesów trawienia GaN i SiC na potrzeby zaawansowanych przyrządów wytwarzanych na bazie tych materiałów. Nowoczesne konstrukcje wymagają z jednej strony trawień głębokich (kształtowanie kryształów fotonicznych o submikrometrowych średnicach otworów trawionych na głębokość kilku mikrometrów w strukturach optoelektronicznych, formowanie mes w strukturach tranzystorów HEMT, głębokie trawienia podłoża mające na celu separację struktur), a z drugiej - bardzo płytkich, jak na przykład kilkunanometrowe trawienia prowadzone po procesie wygrzewania poimplantacyjnego mające na celu planaryzację powierzchni SiC. Jednak ze względu na odporność chemiczną GaN i SiC, wytwarzanie wzorów metodami klasycznymi jest bardzo trudne bądź wręcz niemożliwe, zatem jedynie plazmowe metody trawienia mogą być stosowane. Trawienia GaN i SiC wymagają użycia agresywnych plazm chlorowych oraz plazmy o większej gęstości ICP (ang. Inductive Coupling Plasma). Jak donosi wiele publikacji naukowych, do trawienia azotku galu najbardziej odpowiednie są plazmy chlorowe bazujące na BCl3 i Cl2 [1-3] z dodatkiem innych gazów Ar [4], H2 [5], CH4 [6], SF6, N2 [7], w których poprzez szybsze usuwanie produktów reakcji z wytrawionej powierzchni zwiększa się szybkość trawienia. Publikacje dotyczące trawienia węglika krzemu mówią głównie o wykorzystaniu różnych plazm na bazie freonu z dodatkami innych gazów: CF4/O2 [8], SF6/O2 [9], C2F6 [10], CHF3/O2 [11], NF3/O2 [12]. Natomiast trawienie SiC w chlorowych plazmach ICP, takic[...]

 

Prenumerata

Zamów papierową prenumeratę w wersji PLUS czasopisma ELEKTRONIKA - KONSTRUKCJE, TECHNOLOGIE, ZASTOSOWANIA i zyskaj dostęp do pozostałych elektronicznych publikacji tego czasopisma z lat 2004-2011 (od 1 marca również rok 2012).
Nie zwlekaj - skorzystaj z tysięcy publikacji o najwyższym poziomie merytorycznym.
prenumerata papierowa roczna PLUS (z dostępem do archiwum e-publikacji) - tylko 397,08 zł
prenumerata papierowa roczna PLUS z 10% rabatem (umowa ciągła) - tylko 357,37 zł *)
prenumerata papierowa roczna - 352,80 zł
prenumerata papierowa półroczna - 176,40 zł
prenumerata papierowa kwartalna - 88,20 zł
okres prenumeraty:   
*) Warunkiem uzyskania rabatu jest zawarcie umowy Prenumeraty Ciągłej (wzór formularza umowy do pobrania).
Po jego wydrukowaniu, wypełnieniu i podpisaniu prosimy o przesłanie umowy (w dwóch egzemplarzach) do Zakładu Kolportażu Wydawnictwa SIGMA-NOT.
Zaprenumeruj także inne czasopisma Wydawnictwa "Sigma-NOT" - przejdź na stronę fomularza zbiorczego »

 

POZOSTAŁE PUBLIKACJE W TYM ZESZYCIE:
Algorytm sterowania czterowirnikowcem
 
PRZEMYSŁAW BARAŃSKI  MACIEJ POLAŃCZYK  PAWEŁ STRUMIŁŁO  
Platformy latające obecnie zyskują dużą popularność ze względu na coraz mniejszy koszt części mechanicznych, takich jak silniki bezszczotkowe, śmigła oraz części elektroniczne, takie jak akcelerometry i żyroskopy. Dokładność czujników inercyjnych typu MEMS wzrosła znacząco w ostatnich czasach, co pozwala na dokładne sterowanie platform wielowirnikowych. Platformy pionowego startu VTOL (ang. Vertical Take-Off and Landing), znajdują zastosowanie w terenach zabudowanych ze względu na ograniczoną powierzchnię miejsc do startu i lądowania. Aplikacje platform wielowirnikowych obejmują m.in. nadzorowanie obiektów jak np. fabryk, stadionów [1] oraz zachowania ludzi, dużych zgrupowań, śledzenia osób podejrzanych [2] itp. Platformy wielowirnikowe mają tę zaletę w stosunku do helikopterów, że nie wymagają śmigła o zmiennym skoku, które jest skomplikowane i kosztowne. Budowa Zbudowane urządzenie składa się z czterech silników bezszczotkowych trójfazowych, prądu stałego BLDC (ang. Brushless Direct Current Motor). Silniki są osadzone na aluminiowej ramie o przekroju prostokątnym. Rama wykonana z ceowników była lżejsza, ale była podatna na skręcanie w podłużnej osi, co powodowało wibrowanie całej konstrukcji i w efekcie prowadziło do dużych zakłóceń akcelerometrów. Konstrukcję mechaniczną urządzenia pokazano na rys. 1. Silniki M1 oraz M3 kręcą się w kierunku przeciwnym do ωZ. Powoduje to powstanie momentu siły skierowanego przeciwnie (tj. zgodnie z ωZ), zgodnie z zasadą zachowania momentu krętu. Moment ten powoduje obrót całej konstrukcji wokół punktu C w kierunku wyznaczonym przez ωZ. Silniki M2 oraz M4 kręcą się zgodnie z kierunkiem ωZ. Powstający moment siły równoważy więc moment siły powstały od silników M1 oraz M3. Jeśli konstrukcja obróci się w kierunku ωY, spowoduje to wystąpienie prędkości kątowej ωY oraz przyśpieszenia w osi X lokalnego układu współrzędnych. Aby skompensować to wychylenie należy zwi[...]
 
Analiza skuteczności stosowania przekładek (heat-spreaderów ) do poprawy odprowadzania strumienia ciepła z półprzewodnikowych emiterów światła
 
MACIEJ KUC  ROBERT PIOTR SARZAŁA  ANDRZEJ BROZI  
Sprawność laserów półprzewodnikowych jest znacznie wyższa niż dla innych tego rodzaju przyrządów, mimo to nadal wynosi znacznie poniżej 100%. Różnica energii między energią dostarczoną do przyrządu i wyemitowaną zamieniana jest na ciepło powodując znaczny wzrost temperatury wnętrza przyrządu. Ciepło to generowane jest głównie w obszarze czynnym w wyniku rekombinacji niepromienistej i prowadzić może do degradacji przyrządu. W przypadku laserów wysokiej mocy problem przegrzewania się jest bardzo powszechny i w znacznym stopniu ogranicza ich parametry eksploatacyjne. Z tego powodu takie przyrządy wymagają bardzo wydajnego mechanizmu odprowadzania ciepła z obszaru czynnego do radiatora (heat-sinku). Przekładki wykonane z materiałów o dużym przewodnictwie cieplnym, umieszczone między strukturą półprzewodnikową a miedzianym radiatorem, stosowane są głównie w celu zwiększenia wydajności transportu ciepła z wnętrza przyrządu w kierunku układu chłodzącego (np. Peltier’a). W pracy przedstawiono wyniki obliczeń cieplnych, opartych na metodzie elementu skończonego, wykonanych dla powszechnie stosowanych układów montażowych półprzewodnikowych emiterów światła na przykładzie lasera azotkowego. Materiały stosowane jako przekładki Najpowszechniej stosowanym medium polepszającym parametry eksploatacyjne przyrządów optoelektronicznych jest warstwa diamentu otrzymywana metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej (Chemical Vapour Deposition - CVD) [1]. Taka warstwa pokryta jest związkiem AuSn, który zapewnia dobrą przewodność elektryczną przekładki i odpowiednie mocowanie. W układzie montażowym laserów z przekładką najczęściej stosuje się lut AuSn natomiast bez przekładki miękki ind. Miękki lut z uwagi na niską wartość modułu odkształcalności liniowej niweluje naprężenia powstałe w wyniku różnicy wartości współczynników rozszerzalności termicznej chipu i układu montażowego. Twardy lut (AuSn, AuGe) cechuje wysoka wartość modułu Younga [...]
 
Application of semantic maps for mobile robot simulation
 
JANUSZ BĘDKOWSKI  ANDRZEJ MASŁOWSKI  
In this paper a new concept of using semantic map for robot operator training purpose is described. The approach consists of 3D laser data acquisition, semantic elements extraction (using image processing techniques) and transformation to rigid body simulation engine, therefore the State Of the Art related to those research topics will be discussed. The combination of a 2D laser range finder with a mobile unit was described as the simulation of a 3D laser range finder in [1]. In this sense we can consider that several researches are using so called simulator of 3D laser range finder to obtain 3D cloud of points [2]. The common 3D laser simulator is built on the basis of a rotated 2D range finder. The rotation axis can be horizontal [3], vertical [4] or similarly to our approach (the rotational axis lies in the middle of the scanners field of view). Semantic information extracted from 3D laser data is recent research topic of modern mobile robotics. In [5] a semantic map for a mobile robot was described as a map that contains, in addition to spatial information about the environment, assignments of mapped features to entities of known classes. In [6] a model of an indoor scene is implemented as a semantic net. This approach is used in [7] where robot extracts semantic information from 3D models built from a laser scanner. In [8] the location of features is extracted by using a probabilistic technique (RANSAC). Also the region growing approach [9] extended from [10] by efficiently integrating k-nearest neighbor (KNN) search is able to process unorganized clouds of points. The semantic map building is related to SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) problem [11]. Most of recent SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) techniques use camera [12], laser measurement system [13] or even registered 3D laser data [14]. Concerning the registration of 3D scans described in [15] we can find several techniques solving this imp[...]
 
Automatycznie sterowany ultradźwiękowy generator mocy
 
PIOTR KLUK  PAWEŁ KOGUT  ANDRZEJ MILEWSKI  
Generator przeznaczony jest do zastosowania w zgrzewarkach ultradźwiękowych oraz systemach zgrzewania/wycinania ultradźwiękowego służących do spajania i/lub wycinania materiałów z tworzyw sztucznych oraz zgrzewania metali. Technologia ta jest znacznie bardziej ekologiczna i energooszczędna oraz daje w wyniku spoiny o znacznie większej jakości niż przy dotychczas stosowanych tradycyjnych metodach spajania. Dlatego też metody ultradźwiękowego spajania/wycinania stają się coraz powszechniej stosowane. Instytut Telei Radiotechniczny od lat zajmuje się opracowywaniem i wdrażaniem systemów zgrzewania ultradźwiękowego. Na rysunku 1 przedstawiono przykład zgrzewarki ultradźwiękowej, służącej do spajania materiałów z włókniny, natomiast na rysunku 2 przedstawiono system zgrzewania ultradźwiękowego do łączenia siatki z włókien szklanych z profilami kątowymi PCV [6] produkowanych w ITR. Jednym z głównych elementów systemu zgrzewania ultradźwiękowego jest układ drgający składający się z przetwornika elektromechanicznego dużej mocy, falowodu - służącego do zwiększenia amplitudy drgań mechanicznych oraz narzędzia zwanego sonotrodą. Na rysunku 3 przedstawiono przykład układu drgającego z sonotrodą prostopadłościenną, na rysunku 4 układ z sonotrodą w kształcie walca. wowane odstępstwa wynikają z niedokładności pomiaru impedancji Zmin i Zmax. Uzyskano również dość dobre pokrycie charakterystyki teoretycznej z punktami pomiarowymi, nawet bez optymalizacji parametrów RLC, szczególnie w pobliżu rezonansu szeregowego. Widoczne są jednak odstępstwa wynikające z przyjętych założeń. Zostały one zniwelowane poprzez optymalizację parametrów algorytmem optymalizacji nieliniowej. Z tabeli 2 wynika, iż odstępstwa te mogą być znaczne - nawet do 20% wartości. Uzasadnionym jest użycie algorytmu optymalizacji nieliniowej do finalnego oszacowania wartości parametrów elektrycznego modelu zastępczego RLC. Podsumowanie Przeprowadzono analizę metody estymacj[...]
 
Badania elektronomikroskopowe kontaktów omowych do węglika krzemu wytwarzanych na bazie niklu
 
MAREK WZOREK  ANDRZEJ CZERWIŃSKI  ANDRIAN KUCHUK  ACEK RATAJCZAK  ANNA PIOTROWSKA  JERZY KĄTCKI  
Węglik krzemu, ze względu na swoje unikalne właściwości jest materiałem o dużym potencjale aplikacyjnym do zastosowań w przyrządach elektronicznych wysokich mocy i częstotliwości, pracujących w wysokich temperaturach. Niezawodność przyrządów wytwarzanych na bazie węglika krzemu, zależy od jakości kontaktów omowych do SiC. Kontakty te powinny odznaczać się niską rezystywnością, a ponadto stabilnością parametrów podczas długotrwałej pracy w wysokich temperaturach. Obiecującym materiałem do wytwarzania struktur kontaktowych do węglika krzemu jest nikiel [1]. Kontakty wytwarzane na bazie niklu charakteryzują się niską rezystywnością. Aby kontakt miał charakterystykę omową, konieczne jest jednak zastosowanie wysokiej temperatury wygrzewania. Typowym podejściem technologicznym jest naniesienie warstwy niklu na podłoże SiC oraz wygrzanie struktury. Podczas obróbki termicznej Ni reaguje z krzemem z podłoża SiC. Tworzy się stabilna faza Ni2Si, a uwolniony w ten sposób węgiel gromadzi się w warstwie krzemku w postaci wytrąceń co może wpływać negatywnie na niezawodność kontaktów. W celu uniknięcia reakcji niklu z podłożem można wprowadzić dodatkową warstwę krzemu na granicy z podłożem SiC [2-6]. W artykule przedstawiono wyniki badań elektronomikroskopowych nad strukturami Ni/Si na podłożu SiC po kolejnych etapach wygrzewania. Omówiony został wpływ przejść fazowych zachodzących podczas wygrzewania na strukturę i morfologię kontaktów omowych. Zaproponowane zostało wyjaśnienie przyczyn oraz mechanizmów prowadzących do powstawania nieciągłości w obrębie warstw kontaktowych. Przedstawione wnioski przybliżają do pełnego zrozumienia procesów zachodzących podczas wytwarzania kontaktów z wykorzystaniem warstwy podkładowej Si oraz wytwarzania lepszych kontaktów omowych o zadowalającej morfologii. Dane eksperymentalne Struktury kontaktowe naniesiono na podłoże 4H-SiC w orientacji (0001) typu n, (n ~ 2·1017 cm-3) firmy Cree Research Inc. S[...]
 
Badania strukturalne warstw węglowych w niklowych kontaktach omowych za pomocą widzialnej i nadfioletowej spektroskopii ramanowskiej
 
PAWEŁ BOROWICZ  ANDRIAN KUCHUK  ZBIGNIEW ADAMUS  MICHAŁ BORYSIEWICZ  MAREK EKIELSKI  ELIANA KAMIŃSKA  ANNA PIOTROWSKA  MARIUSZ LATEK  
Węglik krzemu jest uważny za bardzo dobry materiał do wytwarzania układów elektronicznych wysokiej mocy oraz wysokiej częstości ze względu na: dobrą przewodność cieplną oraz duże napięcie przebicia [1]. Tworzenie kontaktów omowych na podłożu SiC wykonuje się poprzez osadzanie warstwy metalicznej oraz wygrzanie układu (annealing) w temperaturze około 1000°C [2-4]. Najczęściej używanym do tworzenia kontaktów z SiC typu n metalem jest Ni ze względu na formowanie kontaktów o niskiej rezystywności ~ 10-6 Ω cm2 [2, 5]. Pomimo że postuluje się kilka mechanizmów formowania kontaktów omowych [1, 6-9] dwa aspekty są określone jednoznacznie: tworzenie krzemków na powierzchni SiC nie wystarcza do tworzenia kontaktu [2] oraz początkowa struktura warstwy węglowej pomiędzy SiC a pierwszą warstwą niklu nie ma wpływu na tworzenie kontaktu omowego [4, 10]. Zaprezentowane badania pokazują zmiany struktury warstwy węglowej pod wpływem wygrzewania oraz migrację atomów węgla do powierzchni swobodnej krzemku. Warunki eksperymentalne Próbki. Jako podłoży użyto trzech płytek 4H-SiC (Cree Research Inc.), na których osadzono warstwę SiC o grubości 2,97 μm typu n otrzymaną poprzez domieszkowanie azotem. Na próbkach osadzono następującą sekwencję warstw C/Ni/Si/Ni/Si o grubościach: C - 3 nm, Ni - 30 nm i Si - 33 nm. Próbki poddano wygrzewaniu w dwóch etapach. W pierwszym wszystkie próbki wygrzano przez 15 min. w 600°C w atmosferze N2 w celu uformowania krzemków. W drugim etapie każdą z próbek poddano wygrzaniu w wyższej temperaturze przez 3 min. też w atmosferze N2. Dokładne warunki wygrzewania próbek oraz wartości oporności podano w tab. 1. Oznaczenia próbek z tab. 1: nsc1_1, nsc1_2 i nsc1_3 będą konsekwentnie stosowane w dalszym tekście. (Coherent Inc., USA) λ = 488 nm oraz jej drugiej harmonicznej λ = 244 nm. Zmotoryzowany stolik (Ludl Electronics, USA) umożliwiał pozycjonowanie próbek z dokładnością 20 nm w kierunkach x lub y o[...]
 
Charakteryzacja elektryczna ceramicznej oprawki tranzystora RF
 
PAWEŁ KOPYT  DANIEL GRYGLEWSKI  PRZEMYSŁAW KORPAS  WOJCIECH WOJTASIAK  WOJCIECH GWAREK  
Oprawki tranzystorów stosowanych w układach mikrofalowych są istotnym elementem decydującym w znacznym stopniu o jakości gotowych przyrządów półprzewodnikowych. W wypadku obudów tranzystora wprowadzają one pasożytnicze pojemności i indukcyjności, które powodują obniżenie częstotliwości granicznej fT oraz pogarszają warunki stabilności. Ponadto można zaobserwować również efekty rezonansowe [1] wywołane niefortunnym układem rozproszonych pojemności obudowy oraz indukcyjnością połączeń drutowych. Poznanie parametrów obudów oraz ich wpływ na działanie tranzystorów pozwala na minimalizowanie takich efektów. W niniejszym komunikacie przedstawiono wyniki prac prowadzących do zaproponowania struktury i parametrów obwodu zastępczego reprezentującego elementy pasożytnicze oprawki tranzystora. Opisano w nim opartą na wykorzystaniu modeli numerycznych metodologię modelowania typowej oprawki jednego z popularnych mikrofalowych tranzystorów mocy na pasma L i S. Jako jeden z przykładów wykorzystania uzyskanych wyników można podać analizę prowadzącą do decyzji, czy zalety umieszczenia tranzystora w kosztownej obudowie równoważą pogorszenie parametrów zaciskowych w porównaniu z chipem zamontowanym bezpośrednio w układzie mikrofalowym. Przedstawione podejście jest rozwinięciem metody opisanej w [2], gdzie nie zajmowano się jednak oprawkami tranzystorów mocy, co prowadziło do innych obwodów zastępczych niż zaproponowane w niniejszej pracy. W [2] nie przeprowadzono także kalibrowania modelu numerycznego na podstawie danych pomiarowych, co postuluje się w niniejszej pracy. Testowa oprawka tranzystora mocy Do eksperymentów wybrano tranzystor MRFG 35010 firmy Freescale w oprawce określonej przez producenta jako NI- 360HF (360D). Tranzystor osiąga maksymalną moc wyjściową 10 W przy wzmocnieniu ok. 10 dB i jest przeznaczony do pracy w zakresie częstotliwości 1,8…3,6 GHz. Przyrząd ten jest zamknięty w obudowie z tlenku glinu (alundu) o małych[...]
 
Domieszkowanie ZnO na typ p przy użyciu N i Ag: tworzenie wytrąceń i rola wodoru
 
OKSANA VOLNIAŃSKA  PIOTR BOGUSŁAWSKI  
Efektywne domieszkowanie ZnO na typ p jest problemem technologicznym, który nie doczekał się jak dotąd zadowalającego rozwiązania. Efektywne domieszkowanie wymaga spełnienia kilku warunków, mianowicie: (1) akceptor powinien być możliwie płytki, (2) powinien się on charakteryzować wysoką rozpuszczalnością, pozwalającą na uzyskanie wysokich koncentracji dziur, (3) rozkład domieszek powinien być możliwie jednorodny, gdyż tworzenie się wytrąceń zmniejsza efektywność domieszkowania. W praktyce efektywność domieszkowania jest dodatkowo ograniczona przez tworzenie się kompensujących defektów rodzimych, czyli luk tlenowych i międzywęzłowego cynku w ZnO [1]. W praktyce, bardzo poważnym problemem jest obecność wodoru w ZnO [1]. Wodór jest donorem kompensującym intencjonalne akceptory.Wnika w warstwy ZnO z atmosfery, a jego typowe i jednocześnie równowagowe koncentracje są rzędu 1019-1020 cm-3 w zależności m in. od typu przewodnictwa. Tak więc przyczyny niskiej efektywności domieszkowania są po części fundamentalne i wynikają ze struktury elektronowej czystego ZnO oraz jego właściwości termodynamicznych, które implikują wysokie koncentracje równowagowe kompensujących defektów rodzimych. Zastosowanie nierównowagowych technik wzrostu, takich jak osadzanie z wiązek molekularnych czy sputtering, pozwala na jedynie częściowe przekroczenie tych naturalnych barier poprzez dobór odpowiednich warunków wzrostu i wygrzewania. Obecność wodoru jest trudna do uniknięcia. Domieszkowanie na typ p osiągnięto używając atomów grupy V, przede wszystkim N i P podstawiających tlen [1],atomów grupy I - takich jak międzywęzłowy Li [1] oraz atomów grupy IA, mianowicie Ag, Cu i Au podstawiających Zn [2]. Wyniki osiągnięte przy u[...]
 
Estymator wysokości chwilowej dźwięku w oparciu o jego zespoloną pulsację chwilową
 
EWA HERMANOWICZ  MIROSŁAW ROJEWSKI  CEZARY ZAWIDZKI  
Celem artykułu jest poszukiwanie odpowiedzi na pytanie, czy na podstawie algorytmów wykorzystujących zespoloną pulsację chwilową oraz zespoloną obwiednię minimalno-fazową [5], przy zastosowaniu zespolonych pasmowo-przepustowych filtrów Hilberta [1], można estymować wysokość częstotliwości krtaniowej głosów ludzkich [6], a także wysokość dźwięków uzyskanych za pomocą instrumentów muzycznych [7]. Zespolona pulsacja chwilowa Rozważymy dyskretny zespolony sygnał hilbertowski ("analityczny"), tzn. każdemu ciągowi rzeczywistemu x [n] przypisujemy ciąg zespolony: (1) gdzie część rzeczywista stanowi dany ciąg x [n], a część urojona y [n] - dyskretną transformatę Hilberta ciągu x [n]. W postaci biegunowej dla sygnału o długości N Sa, przy czym Sa jest symbolem próbki: (2) gdzie: (3) to dyskretna amplituda chwilowa, a: (4) to dyskretna faza chwilowa (argument), czyli część urojona zespolonego logarytmu sygnału u [n] [1-4]. Natomiast dyskretna zespolona faza chwilowa to logarytm zespolony sygnału u [n]: (5) gdzie: (6) jest składową promieniową (radialną). Nazywamy ją poziomem chwilowym zespolonego sygnału u [n] lub jego logobwiednią, a φ [n] jest składową kątową (angularną) wyrażoną wzorem (4). Dyskretną pulsację chwilową ω [n] definiujemy jako dyskretną pochodną dyskretnej fazy chwilowej φ [n]: (7) Zespolona dyskretna pulsacja chwilowa ICF (od ang. Instantaneous Complex Frequency) jest dyskretną pochodną dyskretnej zespolonej fazy chwilowej ψ [n] (5): (8) u[n] ≡ x[n] + jy[n] u[n] = a[n] e jϕ [n], n = 0,1, ..., N -1 ] [ ] [ ] [ ] [ 2 2 n y n x n u n a + = = { } { ( )} ] [ ln Im ] [ arg ] [ n u n u n = =Δ ϕ ( ) [n] [n] j [n] ln u[n] Δ= ψ ≡ λ + ϕ { ( )} ] [ ln ] [ ln Re ] [ n u n u n = =   ] 1 [ ] [ ] [ - - =Δ ω n ϕ n ϕ n s[n] =ψ[n] -ψ[n -1], n = 1, 2, ..., N -1 Możemy ją zapisać, przy założeniu, że u[n]≠ 0 ∀n[...]
 
Hybrydowe łączniki półprzewodnikowe złożone z Si – IGBT i diod Schottky’ego z SiC
 
ROMAN BARLIK  TADEUSZ PŁATEK  JACEK RĄBKOWSKI  
Spośród dotychczasowych osiągnięć w zakresie technologii przyrządów półprzewodnikowych z węglika krzemu, spełniających warunki występujące w układach energoelektronicznych w pierwszej kolejności należy wymienić diody Schottky’ego, które od z górą dziesięciu lat są produkowane seryjnie [11, 12]. Dostępne komercyjnie są także tranzystory SiC - JFET w wersjach "normalnie załączony" i "normalnie wyłączony" [8, 11, 13]. Najnowsze doniesienia w zakresie tranzystorów wskazują na opanowanie technologii przyrządów SiC typu MOSFET [11]. W literaturze przedmiotu można także znaleźć informacje o prototypowych egzemplarzach węglikowo - krzemowych tranzystorach BJT, wykazujących bardzo małe spadki napięć w stanach przewodzenia (ok. 1 V) i bardzo krótkie czasy przełączeń, rzędu kilkudziesięciu nanosekund [10]. Wymienione przyrządy węglikowo - krzemowe charakteryzują się całkowicie satysfakcjonującą dla większości zastosowań energoelektronicznych wytrzymałością napięciową, osiągającą wartości 1200 lub 1700 V oraz stosunkowo małą, nieprzekraczającą 20 A obciążalnością prądową. Należy oczekiwać, że intensywne prace badawcze prowadzone w wielu ośrodkach zaowocują w najbliższym czasie opanowaniem seryjnej produkcji tranzystorów o prądach znamionowych zdecydowanie większych. Alternatywnym rozwiązaniem, atrakcyjnym z punktu widzenia energoelektroniki jest koncepcja techniki hybrydowej, polegającej na zastosowaniu do budowy łącznika półprzewodnikowego krzemowego tranzystora IGBT i włączonej do niego odwrotnie równolegle diody zwrotnej, będącej diodą Schottky’ego z węglika krzemu, która charakteryzuje się z górą dziesięciokrotnie większą wytrzymałością napięciową w porównaniu z diodą Schottky’ego, wykonaną z krzemu. Właściwości przekształtników małej mocy z tak skonfigurowanymi łącznikami, złożonymi z dyskretnych tranzystorów Si - IGBT i oddzielnych diod z SiC zostały przedstawione m.in. w [5-7]. Ograniczenie mocy przekształtnik[...]
 
Identyfikacja parametryczna ultradźwiękowych przetworników piezoelektrycznych
 
ANDRZEJ MILEWSKI  JOANNA FLORKOWSKA-TRĄBIŃSKA  PIOTR KLUK  PAWEŁ KOGUT  
W Instytucie Tele- i Radiotechnicznym, od wielu lat prowadzone są prace z zakresu projektowania i wykonywania urządzeń ultradźwiękowych o dość szerokiej gamie zastosowań praktycznych. W ostatnim czasie główna uwaga została skupiona na urządzeniach do ultradźwiękowego spajania tworzyw sztucznych. Z uwagi na charakter procesów zachodzących w trakcie spajania - źródło energii ultradźwiękowej pracuje przy ekstremalnie różnych obciążeniach. Projektowane dotychczas urządzenia nie w pełni potrafiły dopasować się do tak zmiennych warunków pracy. To zmusiło nas do pełnego prześledzenia właściwości przetworników piezoelektrycznych oraz przyjmowanych założeń w trakcie analizowania warunków ich pracy. Przetwornik piezoelektryczny może zostać pobudzony do wielu różnych typów drgań mechanicznych (drgań osiowych, promieniowych, giętych, …), a co za tym idzie także drgań elektrycznych. Charakterystyczną cechą przetwornika piezoelektrycznego jest to, iż posiada on dla każdego drgania własnego dwie częstotliwości rezonansowe: szeregową i równoległą (czasami nazywanymi także rezonansem i antyrezonansem). Podstawowymi parametrami opisującymi przetwornik piezoelektryczny są wartości częstotliwości drgań własnych rezonansu szeregowego i równoległego oraz dobroć układu dla tych rezonansów. Do pełnego opisu przetwornika potrzebne jest jeszcze określenie takich właściwości jak: zdolność do przetwarzania energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie - określana przez współczynnik sprzężenia elektromechanicznego, ilość pobieranej i oddawanej mocy oraz sprawność. W celu oszacowania tych parametrów należy dokonać analitycznej lub numerycznej analizy zjawisk fizycznych zachodzących w przetworniku. Zdefiniować odpowiednio problem, zadać odpowiednie warunki brzegowe, wyprowadzić równanie falowe na podstawie zadanych warunków brzegowych i rozwiązać metodami analitycznymi lub numerycznymi. Niemniej, uwzględnienie wszystkich okoliczności przy rozwią[...]
 
Identyfikacja procesów emisji nośników w kropkach kwantowych izotermiczną techniką DLTS
 
MARIUSZ KACZMARCZYK  MARIA KANIEWSKA  OLOF ENGSTRÖM  
Zastosowanie QDs jako elementów aktywnych w przyrządach elektronicznych wymaga wiedzy na temat szybkości wymiany nośników pomiędzy QDs i ich otoczeniem. W tym względzie DLTS jest unikalną techniką, bowiem takich informacji dostarcza w odniesieniu do bezpośrednich przejść. W ostatnim okresie technika TS-DLTS z powodzeniem została wykorzystywana do charakteryzacji struktur z QDs [1-3]. Jednak ze względu na złożoność procesów emisji, wynikającą z możliwości wielorakich dróg ucieczki nośników z QDs oraz z uwagi na poszerzenia rozkładów energetycznych, które są rezultatem fluktuacji rozmiarów QDs, interpretacja konwencjonalnych widm DLTS napotyka na duże trudności [4]. Częściowym rozwiązaniem problemu są pomiary w niskich temperaturach, w których jedynym procesem odpowiedzialnym za emisję nośników jest tunelowanie. Pomiary niskotemperaturowe w połączeniu z modelowaniem uwzględniającym wpływ pola elektrycznego na szybkość emisji pozwalają wyznaczyć strukturę energetyczną stanów w QDs [5]. Jednak informacje te są niewystarczające, gdyż urządzenia bazujące na QDs pracują w zakresie temperatur, w których efekty termiczne są ważne. W ostatnim czasie zaproponowano model, który traktuje emisję z QDs w sposób kompleksowy oraz do jego weryfikacji zaproponowano nową, wieloparametryczną technikę pomiarową bazującą na DLTS [6-8]. Pomiar sygnałów DLTS, S, związanych z QDs w funkcji T, z VR, jako parametrem, wraz z prezentacją danych w postaci wykresów trójwymiarowych lub konturowych na płaszczyźnie (T, VR) umożliwił identyfikację procesów ucieczki elektronów z QDs z InAs/GaAs [8]. Technika ta okazała się także przydatna do ustalenia warunków pomiarowych, które dla celów charakteryzacji stanów skwantowych, ze względu na złożoność procesów, muszą być optymalizowane [9]. W niniejszej pracy zaproponowano alternatywną metodę charakteryzacji stanów QDs wykorzystującą izotermiczne pomiary sygnału DLTS w funkcji f i VR. Działanie metody zaprezentowa[...]
 
IFA
 
Szybkie tempo innowacji branży elektroniki użytkowej nieustannie wyznacza nowe standardy. Połączenie z internetem telewizji, mediów i urządzeń 3D i HD, ogromny wzrost sprzedaży tabletów i smartfonów, jak i tworzenie sieci domowych i dla odbiorców mobilnych wyznaczają tendencje rozwojowe w roku 2011. 3D - w okularach Dzięki monitorowi telewizyjnemu LG z serii DM50D można korzystać nie tylko z telewizji cyfrowej (MPEG4), kablowej, satelitarnej i analogowej, ale również dowolny program telewizyjny oglądać w 3D, w rozdzielczości HD. Gry, filmy, zdjęcia i programy telewizyjne mogą być także odtwarzane dzięki konwersji 2D do 3D, i to bez pomocy komputera. Na dodatek można zapomnieć o ciężkich, niewygodnych okularach i słabej jakości tradycyjnej 3D, które mogą wywoływać zawroty głowy. Teraz filmy 3D są wyświetlane zupełnie jak w kinie. Wejście HDMI umożliw[...]
 
Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych - Panorama Projektu PO IG 01.03.01-00-159/08 InTechFun
 
ANNA PIOTROWSKA  ELIANA KAMIŃSKA  
Niniejszy projekt obejmuje działania B+R wchodzace w zakres Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, w obszarze tematycznym Info, w sektorze technologii informacyjnych i telekomunikacyjnych oraz optoelektroniki. Koordynatorem Projektu jest Instytut Technologii Elektronowej (ITE) w Warszawie. W projekcie poza ITE bierze udział 6 uczelni i instytutów, obejmuje łącznie 14 zespołów naukowo-badawczych: 1. Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie, w tym: a) Zakład Mikro- i Nanotechnologii Półprzewodników Szerokoprzerwowych, b) Zakład Badań Materiałów i Struktur Półprzewodnikowych, c) Zakład Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych, d) Zakład Analizy Nanostruktur Półprzewodnikowych. 2. Instytut Fizyki PAN, w tym: a) Ś rodowiskowe Laboratorium Fizyki i Wzrostu Kryształów Niskowymiarowych, b) Ś rodowiskowe Laboratorium Kriogeniki i Spintroniki, c) Zespół Epitaksji z Wiązek Molekularnych Oddziału Spektroskopii Ciała Stałego, d) Ś rodowiskowe Laboratorium Badań Rentgenowskich i Elektronomikroskopowych. 3. Politechnika Warszawska, Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, w tym: a) Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki, b) Instytut Radioelektroniki. 4. Politechnika Śląska w tym: a) Wydział Elektryczny - Katedra Optoelektroniki, b) Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki - Instytut Elektroniki, c) Instytut Fizyki - Centrum Naukowo-Dydaktyczne. 5. Politechnika Łódzka, Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki Stosowanej, Instytut Fizyki. 6. Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Optoelektroniki. Integrując kadrę naukową i zasoby materialne wiodących w tej dziedzinie zespołów badawczych z różnych sektorów nauki - JBR, PAN i placówek akademickich - Projekt ten ma za zadanie stworzenie otwartej platformy technologicznej umożliwiającej realizację innowacyjnych prac B+R w obszarze nanoelektroniki, fotoniki i spintroniki z wykorzystaniem półprzewodników szerokoprzerwowych przy jednoczesnym tworzen[...]
 
InTechFun - aspekty finansowe i prawne Projektu, postęp w realizacji specyficznych zadań Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka
 
PATRYCJA MIHALOVITS  ANNA PIOTROWSKA  
Liczne publikacje z zakresu organizacji i socjologii dowodzą, że odpowiednia struktura organizacyjna i adekwatne procedury zarządzania w znacznej mierze stanowią o sukcesie dowolnego przedsięwzięcia. Zgodnie z teorią i praktyką zarządzania przez cel (ZpC) [1] w przypadku dużych projektów B+R, takich jak projekty Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka czy projekty Programów Ramowych Unii Europejskiej [2], monitorowanie i kontrola przebiegu działań, a w szczególnosci systematyczna analiza wskaźników celu (wskaźniki produktu i wskaźniki rezultatu) są niezbędnym warunkiem efektywnej realizacji zadań cząstkowych (kamienie milowe, wyniki cząstkowe) i osiągnięcia planowanych rezultatów końcowych. W niniejszym rartykule omówiono działania związane z zarządzaniem projektem InTechFun, ze szczególnym uwzględnieniem działań monitorowania i kontroli. Przedstawiono wyniki analizy finansowo-ekonomicznej i organizacyjno-prawnej. Dokonano oceny głównych źródeł ryzyka organizacyjnego i przedyskutowano proponowane/podjęte środki zaradcze. Omówiono działania podjęte dla upowszechniania i implementacji wyników projektu. Działania wspomagające zarządzanie projektem Projekt InTechFun realizowany jest przez 14 zespołów badawczych z 7 jednostek naukowych. W skład konsorcjum wchodzą: Instytut Technologii Elektronowej, Instytut Fizyki PAN, Politechnika Warszawska, Politechnika Śląska, Politechnika Łódzka i Wojskowa Akademia Techniczna. Koordynatorem Projektu jest Instytut Technologii Elektronowej (ITE) w Warszawie, zaś Instytucją Wdrażającą Ośrodek Przetwarzania Informacji (OPI). Realizatorzy projektu działają w oparciu o dwupoziomową strukturę organizacyjną przedstawioną na rys. 1, w której zasadniczymi organami są: Rada Projektu na poziomie strategicznym oraz Koordynator Projektu i Komitet Wykonawczy Projektu na poziomie operacyjnym. Ich działania są wspierane w pierwszym rzędzie przez Biuro Projektu, oraz tworzony w drugiej fazie projektu[...]
 
Kompleksowa charakteryzacja struktur elektronicznych na podłożach SiC metodami fotoelektrycznymi, elektrycznymi i optycznymi
 
HENRYK M. PRZEWŁOCKI  TOMASZ GUTT  KRZYSZTOF PISKORSKI  WITOLD RZODKIEWICZ  PAWEŁ BOROWICZ  ROMAIN ESTEVE  MIETEK BAKOWSKI  
Zakład Charakteryzacji Struktur Nanoelektronicznych ITE specjalizuje się w opracowywaniu nowych metod charakteryzacji struktur i w zleconych nam badaniach partii struktur wytwarzanych w wiodących światowych i krajowych ośrodkach naukowych (m.in. z USA, Japonii i krajów Europy). Badania te prowadzimy wykorzystując zespół metod fotoelektrycznych, elektrycznych i optycznych. Zastosowanie tych metod przedstawione zostanie na przykładzie badań serii M2 struktur Metal-SiO2-SiC(3C) wytworzonych w firmie ACREO AB w Szwecji. Badania metodami fotoelektrycznymi Metody fotoelektryczne są specjalnością naszego zakładu, jako że dzięki opracowanej przez nas teorii zjawisk fotoelektrycznych w strukturach MOS dla małych natężeń pola elektrycznego w dielektryku, opracowaliśmy kilka oryginalnych, fotoelektrycznych metod pomiaru tych struktur [1,2]. Zastosowanie fotoelektrycznych metod pomiarowych umożliwia m.in. określenie schematu pasmowego badanych struktur MOS. Sposób i wyniki określania schematów pasmowych struktur serii M2 opisano dalej. Pierwszym krokiem w określaniu schematu pasmowego struktur jest pomiar wysokości barier potencjału na powierzchniach granicznych SiC(3C)-SiO2 (EBS) i Metal-SiO2 (EBG). W tym celu należy najpierw określić jaka część mocy promieniowania oświetlającego badaną strukturę jest od niej odbijana (R), a jaka część jest pochłaniana przez podłoże (T) i przez bramkę (A), w funkcji długości fali światła λ. Są to tzw. charakterystyki RTA, określane metodami optycznymi. Określenie wysokości barier EBS i EBG rozpoczyna się od pomiaru spektralnych charakterystyk fotoprądu IF = f(λ) dla szeregu różnych potencjałów bramki VG. Przykłady takich charakterystyk zdjętych dla struktury Al-SiO2-SiC(3C) (pomiar EBS) i dla struktury Ni-SiO2-SiC(3C) (pomiar EBG) pokazano odpowiednio na rys. 1a i 1b. Na podstawie tych charakterystyk Rys. 1. Charakterystyki spektralne IF = f(λ) zmierzone dla struktury: a) Al-SiO2-3C-Si[...]
 
Konstrukcja i modelowanie tranzystorów wertykalnych DIMOSFET w węgliku krzemu
 
ANDRZEJ TAUBE  MARIUSZ SOCHACKI  JAN SZMIDT  
Tranzystory MOSFET posiadają obecnie 30% udziału w rynku dyskretnych, półprzewodnikowych przyrządów mocy. Podstawowym ograniczeniem tranzystorów MOSFET wytwarzanych w technologii krzemowej jest ich graniczna częstotliwość pracy związana z pojemnością obszaru aktywnego, który musi posiadać odpowiednio dużą grubość i niskie domieszkowanie, aby zapewnić wysokie napięcie przebicia na poziomie powyżej 900 V. Zmniejszenie tej pojemności jest możliwe poprzez zastosowanie materiałów półprzewodnikowych z szeroką przerwą zabronioną, które charakteryzują się znacznie większą wartością krytycznego pola elektrycznego. Dziesięciokrotnie większa wartość tego parametru w przypadku węglika krzemu pozwala jednocześnie na średnio 200-krotne zwiększenie poziomu domieszkowania obszaru aktywnego oraz kilkukrotne zmniejszenie grubości obszaru aktywnego. Zmiana materiału półprzewodnikowego prowadzi do obniżenia rezystancji kanału tranzystora MOSFET w stanie włączenia i zmniejszenia przełączanej pojemności. Na zmniejszenie pasożytniczej pojemności wpływa także redukcja powierzchni zajmowanej przez tranzystor, ponieważ gęstość prądu przekracza znacznie wartość 1 A/mm2, która to wartość stanowi w zasadzie górną granicę w przypadku tranzystorów MOSFET Si. Dzięki temu można zmniejszyć wyraźnie statyczne straty mocy w stanie przewodzenia, ale przede wszystkim redukuje się w ten sposób starty dynamiczne przy przełączaniu tranzystora. Elementy półprzewodnikowe mocy wykonywane są typowo w topologii wertykalnej. Prezentowane szeroko w literaturze, w okresie ostatniej dekady, dwie konkurujące ze sobą topologie wertykalnych tranzystorów mocy MOSFET SiC posiadają swoje wyraźne zalety i wady. Podstawową zaletą tranzystorów typu UMOSFET SiC jest potencjalnie większa szybkość przełączania i mniejsza rezystancja w stanie włączenia wynikająca z większej ruchliwości nośników Konstrukcja i modelowanie tranzystorów wertykalnych DIMOSFET w węgliku krzemu mgr inż. AN[...]
 
Krystalizacja i właściwości warstw GaN osadzanych na podłożach Si(111) techniką epitaksji z wiązek molekularnych z plazmowym źródłem azotu
 
ZBIGNIEW R. ŻYTKIEWICZ  MARTA SOBAŃSKA  ELŻBIETA ŁUSAKOWSKA  KAMIL KŁOSEK  JOLANTA BORYSIUK  ALEKSANDRA WIERZBICKA  ANNA RESZKA  
Ze względu na duże przewodnictwo cieplne, wysoką jakość, niską cenę i dostępność płytek o dużych średnicach, krzem jest atrakcyjnym materiałem podłożowym dla procesów wytwarzania półprzewodnikowych warstw i struktur epitaksjalnych GaN. Istotnym argumentem za wyborem takich podłoży jest również nadzieja na integrację przyrządów wykonanych ze struktur epitaksjalnych związków półprzewodnikowych z zaawansowanymi układami i przyrządami mikroelektroniki krzemowej. Jednak z technologicznego punktu widzenia wzrost epitaksjalny GaN na podłożach Si jest trudnym zadaniem. Duże niedopasowanie parametrów sieci (~17%) GaN i Si powoduje skłonność do wzrostu trójwymiarowego i generację znacznej ilości dyslokacji. Z kolei duża różnica współczynników rozszerzalności termicznej (~116%) prowadzi do obecności silnych naprężeń termicznych i pękania warstw grubszych niż ~1 μm, jeżeli nie są stosowane wyrafinowane układy międzywarstw kompensujących (zazwyczaj AlN). W niniejszej pracy przedstawiono procedurę wzrostu warstw GaN na podłożach Si(111) przy użyciu techniki epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) z wykorzystaniem plazmowego źródła azotu (Plasma-assisted MBE - PAMBE) oraz właściwości otrzymanych warstw. Technologia wzrostu warstw GaN techniką PAMBE Warstwy GaN krystalizowano w układzie Riber Compact 21T wyposażonym w plazmowe źródło azotu i standardowe komórki efuzyjne Ga i Al. Proces wzrostu kontrolowano in situ wykorzystując pirometr optyczny do pomiaru temperatury podłoża, a także RHEED i odbicie wiązki laserowej do śledzenia ewolucji powierzchni rosnącej warstwy. Przed procesem podłoża Si(111) trawiono w rozcieńczonym HF, co prowadziło do usunięcia tlenku i zabezpieczenia powierzchni krzemu pasywującą warstwą wodoru. Po odgrzaniu wodoru [...]
 
Laboratorium cyfrowego przetwarzania sygnałów audio
 
MARCIN BYCZUK  ADAM ŁUTKOWSKI  
Jedną ze stale rozwijających się gałęzi elektroniki stanowi tak zwana elektronika muzyczna. To jej zawdzięczamy zestawy kina domowego z dźwiękiem przestrzennym, odtwarzacze CD, czy wreszcie zaawansowany sprzęt muzyczny (np. instrumenty klawiszowe). Dzięki dużej mocy obliczeniowej współczesnych procesorów możemy z dużym podobieństwem do wzorca modelować dźwięki generowane przez instrumenty muzyczne, np. przez gitarę, pianino itp. Jednym z osiągnięć w tej dziedzinie są syntezatory mowy odczytujące "na głos" tekst pisany. Jest to ogromne ułatwienie dla osób niedowidzących bądź niewidomych. Należy wspomnieć, że znany syntezator mowy Ivona, który odniósł duży sukces na rynku i jest obecnie powszechnie stosowany, został zaprojektowany przez polskich inżynierów. Do pracy nad cyfrowym modelowaniem, syntezą i obróbką dźwięku wykorzystuje się obecnie procesory, które są odpowiednio przystosowane od strony sprzętowej do cyfrowej obróbki sygnałów, tzw. procesory sygnałowe (ang. Digital Signal Processor). Potrafią one wykonywać bardzo złożone obliczenia w bardzo krótkim czasie, rzędu dziesiątek nanosekund, dzięki czemu możliwe jest przetwarzanie sygnałów w czasie rzeczywistym. Ze względu na bardzo duże skomplikowanie implementacji procesora w gotowym urządzeniu, firmy produkujące procesory sygnałowe oferują gotowe zestawy uruchomieniowe. Taki zestaw w postaci gotowej płytki elektronicznej zawiera, oprócz samego procesora, wszystkie niezbędne do jego działania układy, gotowe[...]
 
Mechanizm wzrostu warstw GaN techniką epitaksji z wiązek molekularnych z plazmowym źródłem azotu
 
KAMIL KŁOSEK  MARTA SOBAŃSKA  ZBIGNIEW R. ŻYTKIEWICZ  
Rozważania teoretyczne [1], jak i duża liczba prac doświadczalnych [2] pokazują, że przy wzroście GaN techniką epitaksji z wiązek molekularnych MBE wykorzystującą plazmowe źródło azotu (Plasma-Assisted MBE - PAMBE) najlepsze są warunki, w których powierzchnia rosnącej warstwy pokryta jest cienką (około 2 monowarstw) warstwą ciekłego galu. Obecność dwuwarstwy galowej zwiększa ruchliwość powierzchniową azotu, co ułatwia dwuwymiarowy wzrost i pozwala otrzymywać warstwy o najlepszych właściwościach strukturalnych, optycznych i elektrycznych. Jednakże zestaw warunków zapewniających obecność dwuwarstwy galowej silnie zależy od konfiguracji doświadczalnej. Dlatego też warunki takie muszą być określone indywidualnie dla każdego układu wzrostowego. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie metody określenia optymalnych warunków wzrostu GaN techniką PAMBE. Wykorzystuje ona pomiar intensywności wiązki laserowej odbitej od kryształu. Pozwala to określić ilość galu na jego powierzchni w trakcie wzrostu [3]. Przedstawiono też sposób kontroli parametrów pracy azotowego źródła plazmowego. Jest to istotne, gdyż przy wzroście warstw w warunkach bogatych w gal prędkość wzrostu jest proporcjonalna do strumienia azotu. W końcowej części pracy przedstawione zostaną typowe właściwości warstw GaN wytwarzanych w naszym laboratorium w warunkach uznanych za optymalne. Wyniki doświadczalne i ich dyskusja Wzrost warstw GaN wykonano przy użyciu układu MBE Riber Compact 21T wyposażonego w plazmowe źródło azotu oraz standardowe komórki efuzyjne Al, Ga, In, Si i Mg. Do obserwacji in situ procesu wzrostu wykorzystano pirometr optyczny służący do pomiaru temperatury podłoża oraz RHEED i reflektometrię laserową umożliwiającą obserwowanie stanu powierzchni rosnącej warstwy. Kontrola zmian intensywności wiązki laserowej odbitej od powierzchni próbki posłużyła również jako metoda pomiaru zachowania warstwy galu na powierzchni rosnącej warstwy GaN. Rysunek 1a p[...]
 
Metodyka projektowania sprzęgacza łatowego z perforowaną metalizacją masy w oparciu o algorytm genetyczny
 
ADRIAN BEKASIEWICZ  BRONISŁAW PŁOTKA  PIOTR KURGAN  MAREK KITLIŃSKI  
Podzespoły elektroniczne, dedykowane do pracy w przenośnych urządzeniach radiokomunikacyjnych, stanowią obecnie wyzwanie projektowe ze względu na stawiane przed nimi rygorystyczne wymagania dotyczące ich ceny, rozmiarów i funkcjonalności. Obwody b.w.cz. charakteryzują się wymiarami proporcjonalnymi do długości fali odpowiadającej częstotliwości pracy i z tego powodu konwencjonalne topologie powszechnie wykorzystywanych podzespołów są zbyt duże do implementacji w monolitycznych, jak i hybrydowych układach b.w.cz. W przeciągu ostatnich lat przeprowadzono wiele prac badawczych, których celem było opracowanie nowatorskich metod miniaturyzacji topologii podzespołów b.w.cz. [1-4]. Jedna z nich polega na wprowadzaniu periodycznych zaburzeń metalizacji (zazwyczaj w płaszczyźnie masy) lub na regularnym zubożeniu podłoża dielektrycznego, czy też okresowym wzbogaceniu podłoża o przewodzące inkluzje [1-2]. W rezultacie możliwe jest skrócenie długości fali proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego z efektywnej przenikalności elektrycznej, co czyni omawiane struktury PBG (ang. Photonic Bandgap) szczególnie predestynowanymi do miniaturyzacji układów pasywnych. Wadą tego rozwiązania jest duża liczba parametrów geometrycznych wymagających odpowiedniego zoptymalizowania, celem uzyskania zakładanej funkcjonalności komponentu. Ponadto, rozmieszczenie zaburzeń w określonej odległości (λ/2) wyklucza zastosowanie tej techniki w procesie miniaturyzacji pojedynczych podzespołów elektronicznych ze względu na znaczne rozmiary zmodyfikowanego podłoża. Alternatywne podejście do problematyki miniaturyzacji układów b.w.cz. związane jest z zastosowaniem pojedynczych zaburzeń płaszczyzny metalizacji masy. Wprowadzenie struktur DGS (ang. Defe[...]
 
Model diody elektroluminescencyjnej z ZnO
 
PIOTR KOWALCZEWSKI  MACIEJ KUC  ŁUKASZ PISKORSKI  ROBERT P. SARZAŁA  WŁODZIMIERZ NAKWASKI  
ZnO jest nowym materiałem o cechach umożliwiających wytwarzanie wydajnych diod elektroluminescencyjnych (diod LED). Jego cechy szczególne są następujące: - heksagonalna, gęsto upakowana struktura wurcytu, - anizotropowość parametrów mechanicznych, cieplnych, elektrycznych i optycznych, - silne efekty pyro- i piezoelektryczne, tj. pojawianie się różnic potencjału pod wpływem odpowiednio zmian temperatury i naprężeń mechanicznych, - niska ruchliwość dziur, - kłopoty ze znalezieniem odpowiedniej domieszki akceptorowej. Pierwsze diody ZnO były wykonywane na podłożach GaAs, Si i Al2O3, jednakże największe nadzieje należy wiązać z możliwością użycia naturalnych podłoży ZnO [1]. Wszystkie znane diody ZnO emitowały promieniowanie o długości fali z zakresu 370…380 nm (odpowiadające mniej więcej energii przerwy energetycznej ZnO) oraz szerokie pasmo w przedziale 450…600 nm, związane najprawdopodobniej z defektami struktury. Obecnie ZnO wydaje się być najpoważniejszym konkurentem GaN w produkcji diod LED emitujących promieniowanie ultrafioletowe. Składa się na to szereg przyczyn, z których kluczowymi dla produkcji tych diod są: - wysoka energia wiązania ekscytonów (~ 60 meV [2]) prawie 2,5 razy większa niż w GaN i około 15 razy większa niż w GaAs, umożliwiająca ich wydajną rekombinację (prawdopodobieństwo rekombinacji ekscytonowej [3] jest znacznie wyższe od prawdopodobieństwa rekombinacji elektron-dziura) nawet w temperaturach znacznie wyższych od pokojowej, gdyż temperaturze pokojowej 300 K odpowiada energia wzbudzeń termicznych kBT ≈ 26 meV, - prosta szeroka prz[...]
 
Modelowanie cieplno-elektrycznych właściwości emiterów promieniowania i ich matryc opartych na materiałach azotkowych
 
MACIEJ KUC  ROBERT PIOTR SARZAŁA  
Niebieska optoelektronika określa przyrządy półprzewodnikowe oparte na szerokoprzerwowych materiałach azotkowych. Odkąd skonstruowano pierwsze diody laserowe wytworzone na bazie tych materiałów i uzyskano ich świecenie, prawdziwym wyzwaniem stało się zaadoptowanie tych przyrządów do warunków rynkowych, aby mogły trafić do masowego odbiorcy. Postęp dokonany w wytwarzaniu wysokiej jakości azotkowych warstw epitaksjalnych pozwolił w ostatnich latach skupić uwagę badaczy na mocy oraz czasie stabilnej pracy emiterów projektowanych z myślą o zastosowaniu komercyjnym na szeroką skalę. W ostatnim czasie, aby zwiększyć emitowaną mocy promieniowania, skonstruowano pierwsze jednowymiarowe azotkowe matryce laserowe [9]. Zapewnienie niezawodnej pracy przyrządu wymaga zastosowania materiałów o bardzo dobrych własnościach fizycznych. W celu poprawienia właściwości elektrycznych, azotkowe diody laserowe bardzo często konstruowane są z materiałów trój- i czteroskładnikowych oraz supersieci o krótkim okresie, które zapewniają dobrą przewodność elektryczną jednak kosztem słabszych właściwości cieplnych. Duże gęstości mocy dostarczane do tych przyrządów wymagają więc przemyślanego wyboru układu montażowego w celu uzyskania wydajnego odprowadzania ciepła. Najczęściej spotykanym medium zwiększającym transport ciepła przez warstwy przyrządów półprzewodnikowych jest diamentowa przekładka (heat spreader) umieszczona pomiędzy laserem a miedzianym odbiornikiem ciepła (heat sinkiem). Niniejsza praca dotyczy modelowania azotkowych diod laserowych oraz ich matryc. Symulacja komputerowa oparta na metodzie elementu skończonego FEM (Finite Element Method ) pozwoliła wyznaczyć rozkłady temperatury oraz gęstości prądu progowego w modelowanych emiterach i wykonanych na ich bazie matrycach laserowych. Dzięki znajomości parametrów charakterystycznych T0, określających zależność ich prądu progowego od temperatury, ustalono warunki pracy modelowanych przyrządów [...]
 
Modelowanie szumów RTS
 
JACEK CICHOSZ  ARKADIUSZ SZEWCZYK  
Poziom szumów generowanych przez przyrządy półprzewodnikowe jest uznawany powszechnie za dobry wskaźnik jakości ich wykonania [1-6]. Występowanie w obserwowanych szumach własnych elementów przebiegów typu RTS świadczy o niedoskonałościach procesu ich wytwarzania. Wyznaczenie parametrów impulsów RTS generowanych w przyrządzie półprzewodnikowym umożliwia określenie niektórych defektów przyrządu. Wskutek istnienia w przyrządzie półprzewodnikowym innych rodzajów szumu, zarejestrowany przebieg szumowy zwykle różni się od przebiegu idealnego, tak jak to przedstawiono na rys. 1. (1) (2) (3) gdzie: u d F , F - dystrybuanty odpowiednio rozkładów czasów trwania impulsów i czasów trwania przerw między impulsami, ( ), ( ) u ui d di p t p t - funkcje gęstości prawdopodobieństwa, u d τ ,τ - wartość średnia czasu trwania odpowiednio impulsów i przerw między impulsami. Algorytm generacji RTS Zasadę działania algorytmu generacji przebiegu RTS z nałożonym szumem białym lub szumem typu 1/f przedstawiono na rys. 2. Dla uzyskania zmiennej przypadkowej sterującej czasami trwania impulsów tui oraz przerw między nimi tdi zastosowano przekształcenie metodą odwrotnej dystrybuanty [15]. Liczby losowe RNGi (otrzymywane z wbudowanej w język programowania procedury generacji liczb losowych) o równomiernym rozkładzie prawdopodobieństwa przekształcono w liczby losowe o rozkładzie wykładniczym według zależności: (4) Procedurę [...]
 
Modelowanie zjawisk fotoelektrycznych w zakresie ultrafioletu w strukturach metal/izolator/GaN
 
BOGUSŁAWA ADAMOWICZ  PIOTR BIDZIŃSKI  MARCIN MICZEK  MACIEJ MATYS  
Azotek galu (GaN) i związki pokrewne ze względu na swoją szeroką przerwę energetyczną, jak również wysoką stabilność chemiczną i termiczną są obiecującymi materiałami na nieczułe na światło słoneczne (ang. solar blind) detektory ultrafioletu (UV). Typowe fotodetektory oparte na GaN to fotorezystory, diody Schottky`ego oraz struktury metal/półprzewodnik/ metal z pomiarem fotoprądu [1]. Struktury metal/izolator// półprzewodnik (ang. MIS) z pomiarem fotopojemności powinny cechować się większą stabilnością termiczną oraz niższym poziomem szumów w porównaniu z przyrządami zawierającym złącza Schottky`ego. Dlatego fotodetektory MIS na bazie GaN wydają się szczególnie obiecujące jako sensory UV pracujące w wysokich temperaturach i w agresywnym środowisku chemicznym np. jako czujniki płomienia [2]. Istotnym problemem w strukturach MIS jest obecność stanów elektronowych na granicy izolator/półprzewodnik. Stany te - leżące w przerwie energetycznej półprzewodnika - są przyczyną wielu niekorzystnych z punktu widzenia zastosowań zjawisk m.in. niepromienistej rekombinacji nośników, zakotwiczenia poziomu Fermiego (ang. Fermi level pinning), a nawet tworzenia się nowych defektów i degradacji przyrządów [3, 4]. Dlatego w ramach niniejszej pracy podjęto problem roli stanów powierzchniowych oraz defektów objętościowych w działaniu fotodetektora UV na bazie struktury metal/izolator/ n-GaN. W tym celu przeprowadzono obliczenia teoretyczne fotopojemności oraz fotonapięcia powierzchniowego w modelowej strukturze MIS w funkcji natężenia światła ultrafioletowego i potencjału metalowej bramki oraz zbadano wpływ gęstości stanów elektronowych na granicy izolator/GaN i czasu życia nośników (ze względu na rekombinację przez defekty objętościowe w GaN) na owe zależności. Model i metoda obliczeń Obliczenia przeprowadzono dla jednowymiarowej modelowej struktury pokazanej na rys. 1a. Jako izolator przyjęto warstwę AlOx o grubości 63 nm i względnej przenika[...]
 
Możliwość wykorzystania specyficznych własności układów FPGA do konstrukcji jednostki centralnej sterownika PLC
 
MIROSŁAW CHMIEL  JAN MOCHA  
Jednostki centralne sterowników programowalnych PLC (ang. Programmable Logic Controller) realizowane są najczęściej jako układy jednoprocesorowe, jednak zważywszy, że wiele procesów przemysłowych ma charakter analogowo-cyfrowy, efektywniejsza jest konstrukcja bitowo-bajtowa (słowowa) jednostki centralnej. W jednostkach takich istnieje wiele problemów współpracy procesora bitowego oraz słowowego, do których można zaliczyć [1]: - dostęp do liczników oraz timerów, - wymiana informacji pomiędzy procesorami, - dostęp do sygnałów obiektowych przez obydwa procesory. Rozwiązanie niektórych z wymienionych problemów, umożliwiają współczesne struktury programowalne, pozwalając na konstrukcję układów dedykowanych do specyficznych wymagań stawianych przed jednostkami centralnymi sterowników PLC. Dodatkowo pozwalają one na konstruowanie szybko działających sterowników realizujących program sterowania w sposób programowy [2], jak i całkowicie sprzętowy [3]. Dwuprocesorowa jednostka centralna, prezentowana w niniejszym artykule, została zrealizowana w oparciu o układ programowalny FPGA (ang. Field Programmable Gate Array) rodziny Virtex-4 firmy Xilinx o oznaczeniu XC4VLX25. Jest on wyposażony w 10752 rekonfigurowalne bloki Slice. Możliwe jest wykorzystanie bloków Slice jako układów pamięci typu DistributedRAM. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie szybkiej pamięci o niewielkiej pojemności, kosztem liczby możliwych do zrealizowania funkcji logicznych. W roli układów pamięciowych możliwe jest ponadto wykorzystanie wbudowanych w układ FPGA dedykowanych sprzętowych bloków pamięci BlockRAM. Do zarządzania sygnałem zegarowym można wykorzystać sprzętowe bloki DCM (ang. Digital Clock Manager), które umożliwiają zmianę częstotliwości oraz fazy sygnału zegarowego, jak również umożliwiają uzyskanie kilku sygnałów taktujących. Realizację operacji arytmetycznych ułatwia sprzętowy układ XtreamDSP, którego bloki DSP48 umożliwiają (całkowicie sprzętowe) do[...]
 
Określanie schematów pasmowych struktur MOS o różnej metalizacji bramki na podłożu 3C-SiC
 
KRZYSZTOF PISKORSKI  HENRYK M. PRZEWŁOCKI  ROMAIN ESTEVE  MIETEK BAKOWSKI  
Węglik krzemu (SiC) jako materiał do budowy przyrządów półprzewodnikowych wykazuje kilka istotnych zalet w stosunku do krzemu. Mają na to wpływ przede wszystkim lepsze właściwości elektryczne (np. duże pola przebicia) i termiczne (np. dobra przewodność cieplna) jak również szeroka przerwa zabroniona, zależna od politypu (3C-2.36, 4H-3.23 eV) [1]. Polityp 3C-SiC ma mniejszą przerwę energetyczną niż polityp 4H-SiC co powoduje, że jego pola przebicia są mniejsze. Natomiast w tranzystorach z węglika krzemu 3C-SiC uzyskuje się większą o rząd wielkości ruchliwość nośników w kanale, dzięki temu, że pułapki brzegowe (near interface traps) występują w tym przypadku w paśmie przewodnictwa podczas gdy w politypie 4H-SiC pułapki te występują w przerwie zabronionej [2, 3]. Przewiduje się, że koszt wytwarzania 3C-SiC będzie niższy w porównaniu z innymi politypami ze względu na możliwość produkcji na standardowym podłożu krzemowym [4]. Cechy te sprawiają, że węglik krzemu 3C-SiC jest odpowiednim materiałem na przyrządy pracujące dla średnich napięć (600, 1200 V) i dla wysokich częstotliwości pracy. Zrozumienie właściwości fizycznych struktury MOS na podłożu 3C-SiC jest ważne w celu optymalizacji i dalszego rozwoju urządzeń elektronicznych. Niniejsza praca przedstawia wyniki pomiarów parametrów elektrycznych struktur MOS na podłożach 3C-SiC różniących się metalizacją bramki (Al, Ni oraz Au). Do tego celu wykorzystano szereg metod elektrycznych, optycznych i fotoelektrycznych, a także użyto odpowiednich metod obliczeniowych. Wszystkie te zabiegi miały na celu określenie i porównanie schematów pasmowych dla różnych struktur MOS. Dane eksperymentalne Kondensatory MOS wytworzone zostały na 3" płytce 3C-SiC(n) o orientacji (001). Warstwa epitaksjalna typu n o grubości ok. 10 μm została na powierzchni domieszkowana azotem na poziomie 2~3⋅1015 cm-3. Warstwa tlenku SiO2 wytworzona została przy użyciu zaawansowanego procesu utleniania. [...]
 
Optymalizacja procesu NIL pod kątem wytwarzania wzorów o wymiarach krytycznych 200 nm na krzemie o orientacji 100
 
MAREK EKIELSKI  ZUZANNA SIDOR  MARCIN JUCHNIEWICZ  MARIUSZ PŁUSKA  ANNA PIOTROWSKA  
Nanostemplowanie NIL (ang. Nanoimprint Lithography) dzięki swoim zaletom jakimi są wysoka rozdzielczość, wysoka przepustowość oraz niski koszt jest doskonałą techniką do wytwarzania submikrometrowych wzorów. Od czasu kiedy w 1995 roku opublikowano pierwsze wyniki dotyczące tej techniki [1], odnotowano wzrost zainteresowania, co przełożyło się na znaczny jej rozwój, skutkując w powstanie licznych wariantów [2-4]. Niemniej jednak jej podstawowe tryby pracy to termiczny Th-NIL oraz UV-NIL. Idea procesu nanostemplowania polega na mechanicznym odciśnięciu wzoru stempla w warstwie polimeru, ogrzewanego powyżej temperatury zeszklenia Tg (ang. glass Transition Temperature), a następnie chłodzonego w celu utrwalenia powstałego odcisku. W przypadku trybu UV, etapem odpowiadającym za utrwalenie powstałego odcisku jest promieniowanie UV, dzięki któremu następuje usieciowanie użytego polimeru. Nanostemplowanie jest doskonałą techniką do wytwarzania wzorów periodycznych. Odnajduje zastosowanie w wytwarzaniu przede wszystkim struktur fotonicznych takich jak kryształy fotoniczne [5-8], falowody, różnego rodzaju elementy dyfrakcyjne, ale również takich jak matryce nanosfer czy nanosłupów [9, 10]. Te ostatnie wzbudzają duże zainteresowanie wśród badaczy zajmującuch się wzrostem epitaksjalnym. Stwierdzono, iż warstwy epitaksjalne hodowane na powierzchni pokrytej tego rodzaju strukturami charakteryzują się mniejszymi naprężeniami [11], co w przyszłości zaowocować może wytwarzaniem warstw wolnych od naprężeń. Technika nanostemplowania nie posiada ograniczeń co do materiałów. Możliwa jest strykturyzacja każdej grupy materiałów począwszy od polimerów [12, 13], metali [14, 15], półprzewodnikow [16, 17] aż po szkło [18]. Niemniej jednak, niezależnie od materiału czy też użytego trybu pracy, jakość powstałych w procesie wzorów determinowana jest przez parametry procesu tj. temperatura, ciśnienie z jakim dociskany jest stempel oraz czas trwania docis[...]
 
Optymalizacja technologii reotaksjalnego osadzania nanowarstw wybranych przezroczystych tlenków przewodzących
 
JACEK SZUBER  MONIKA KWOKA  PIOTR KOŚCIELNIAK  MICHAŁ SITARZ  
W ostatnich dwudziestu latach przedmiotem szczególnego zainteresowania mikroelektroniki są przezroczyste tlenki przewodzące, m.in. dwutlenek cyny (SnO2) oraz trójtlenek indu (In2O3). Ich wysoka przewodność elektryczna (~102 Ω-1⋅cm-1), oraz ich wysoka przezroczystość (~80%) w obszarze UV-VIS spowodowały, że znalazły one szerokie zastosowanie jako m.in. cienkie przezroczyste elektrody przewodzące w bateriach słonecznych, ale przede wszystkim w formie grubych i cienkich warstw do konstrukcji sensorów gazów toksycznych [1, 2]. Jedną z najbardziej powszechnych metod wytwarzania cienkich warstw w/w tlenków przewodzących dla celów sensorowych jest technologia reotaksjalnego osadzania warstw metali (Sn, In) połączona z ich utlenianiem termicznym w wysokiej temperaturze. Metoda ta znana w literaturze jako RGTO (Rheotaxial Growth and Thermal Oxidation), opracowana została przez grupę Sberveglieriego z Uniwersytetu w Bresci (Włochy) [3]. Polega ona na tym, że reotaksjalnie osadzone w warunkach wysokiej próżni (10-3 Pa) cienkie warstwy Sn lub In o grubości kilkuset nm utleniano następnie termicznie w suchym powietrzu w podwyższonej temperaturze (do 900°C). Metoda ma bardzo istotne ograniczenie ponieważ rozmiary ziaren tych tlenków (300…500 nm) są 2 rzędy większe od głębokości obszaru przypowierzchniowego ładunku przestrzennego (głębokości ekranowania Debye’a LD ~ kilka nm), na której zachodzi efekt sensorowy. Wcześniejsze badania własne chemii i morfologii cienkich warstw SnO2 otrzymanych w klasycznej technologii RGTO [3], przeprowadzone metodami dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD) i skaningowej mikroskopii elektronowe[...]
 
Optymalizacja wielowarstwowej struktury mikropaskowej zasilanej szczelinowo ze względu na szerokość pasma pracy. Wpływ parametrów dielektryka na szerokość pasma pracy
 
MAREK BUGAJ  MARIAN WNUK  JAROSŁAW BUGAJ  RAFAŁ PRZESMYCKI  
Anteny mikropaskowe od kilkunastu lat są jedną z najbardziej innowacyjnych dziedzin techniki antenowej. Głównymi zaletami tych anten jest: prostota wytwarzania, mała masa, wąski profil, łatwość integracji elementów promieniujących z siecią układów zasilania. Do podstawowych wad konstrukcji tego typu należy zaliczyć: wąskie pasmo, ograniczona obciążalność mocowa, niezbyt duża sprawność promieniowania. Podstawowa konfiguracja anteny mikropaskowej składa się z metalicznego paska wydrukowanego na cienkim, uziemionym dielektrycznym podłożu. Zasilanie realizowane jest poprzez koncentryczny kabel poprowadzony prostopadle poprzez podłoże lub linię paskową prowadzoną na podłożu w płaszczyźnie anteny. Anteny mikropaskowe dla fal o długościach milimetrowych i centymetrowych mogą występować w różnych formach. Mogą zawierać łaty promieniujące, elementy w postaci szczelin oraz różne sprzężenia łat promieniujących. Metody analizy i projektowania anten rozwijały się równocześnie z rozwojem anten. Obecnie wykorzystuje się kilka głównych metod do analizy anten mikropaskowych, jednakże najczęściej wykorzystuje się metody pełnofalowe. Do wyznaczania parametrów anteny oraz zbadania zjawisk zachodzących w strukturze wykorzystano oprogramowanie IE3D firmy Zeland, w którym obliczenia bazują na wykorzystaniu metody momentów. Metody obliczeniowe oparte na metodzie momentów w procesie analizy szczeliny wykorzystują podobieństwa z twierdzeń do analizy falowodu. Wymuszenie funkcją Green’a w dziedzinie widmowej jest wykorzystane do wyznaczenia koniecznych składowych pola wraz ze składowymi elektryczną i magnetyczną obecnymi w warstwie dielektryka. Kombinacja analizy wykorzystująca podobieństwo do falowodu oraz rozwiązanie metody momentów wykorzystujące funkcję Green’a dla struktur planarnych jest rozwiązaniem bardzo uniwersalnym. W artykule przedstawiono zoptymalizowany model anteny na bazie którego analizowano wpływ parametrów dielektryka[...]
 
Podstawowe operacje logiki trójwartościowej w oparciu o Różnicową Technikę Prądową
 
KRZYSZTOF GOŁOFIT  
Ostatnie lata ubiegłego wieku zapoczątkowały rozwój metod zaliczanych do grupy SCA (ang. Side Channel Attacks). Przesłanką do zaistnienia podatności na SCA jest właściwość mówiąca, że dane przetwarzane w układzie elektronicznym mają swój obraz w jego wielkościach fizycznych (np. prądzie zasilania). Współczesne metody, zaliczane do dziedziny SCA, nie ograniczają się jedynie do sposobów "podsłuchiwania" urządzeń, lecz eksplorują równocześnie inne obszary, takie jak możliwości wprowadzania do układów błędów, czy zaawansowana inżynieria wsteczna. Obiektami ataków są praktycznie wszystkie urządzenia przechowujące i/lub przetwarzające informacje. Wśród "kanałów" (ang. channels) SCA obserwuje się w zasadzie wszystkie możliwe do wykorzystania wielkości: czas wykonywania fragmentów (lub całości) algorytmów; moc pobieraną przez układy; pole elektromagnetyczne, zarówno w bezpośrednim sąsiedztwie (np. w stosunku do wycinka układu), jak i z odległości kilku metrów; światło (widzialne, podczerwień, nadfiolet); dźwięk (także jako wibracje), promienie rentgenowskie (prześwietlanie układów); dostęp bezpośredni (np. igłą pomiarową), czy komunikaty urządzeń w odpowiedzi na błędy. Wśród nich najchętniej wykorzystywana jest analiza prądu zasilania układu i ulotu elektromagnetycznego. Techniki zabezpieczeń, będące naturalną odpowiedzią na powstałe zagrożenia, można skategoryzować na trzech poziomach: logicznym, technologicznym i fizycznym. Poziom logiczny obejmuje wszelkie modyfikacje algorytmów i funkcji kryptograficznych, mające na celu wyrównanie i/lub zamaskowanie wykonywanych operacji. Zabezpieczenia na poziomie technologicznym dotyczą albo dodatkowej elektroniki ochronnej i/lub prewencyjnej (czujniki, detektory, wyrównanie mocy) albo rozwiązań logiczno-arytmetycznych (w ten dział wpisuje się niniejsza praca). Zabezpieczenia fizyczne związane są z takimi technikami jak: izolacja elektromagnetyczna, hermetyczne obudowy, zabezpieczenia chemic[...]
 
Pomiary oporu właściwego kontaktów omowych do n-SiC metodą c-TLM
 
KRYSTYNA GOŁASZEWSKA  JAN W. KISZKURNO  ANDRIAN KUCHUK  WOJCIECH JUNG  MAREK GUZIEWICZ  ELIANA KAMIŃSKA  ANNA PIOTROWSKA  
Kontakty omowe stanowią niezwykle istotny element konstrukcji przyrządów półprzewodnikowych. W miarę postępującej miniaturyzacji i, co za tym idzie malejącej rezystancji wewnętrznej przyrządu, problem dokładnego i jednoznacznego wyznaczenia wartości oporu właściwego kontaktu rc staje się coraz bardziej krytyczny [1, 2]. Dotyczy to w szczególności półprzewodników szerokoprzerwowych z których wytwarza się przyrządy wysokiej częstotliwości. Metody pomiaru oporu właściwego ewoluują od najprostszej, ale najmniej dokładnej dwupunktowej metody Coxa i Stracka, poprzez czteropunktową zmodyfikowaną Therry- Wilsona, czteropunktową Kelvina po metody oparte na modelowaniu za pomocą linii transmisyjnej (TLM) [3]. Kontakt omowy metal/półprzewodnik może być w najprostszym przypadku zobrazowany za pomocą pojedynczej linii transmisyjnej (TLM). W wielu przyrządach jest on jednak o wiele bardziej skomplikowany. Na jego opór całkowity mają wpływ zarówno wysokodomieszkowana warstwa podkontaktowa, jak i (np. w tranzystorze HEMT) warstwa dwuwymiarowego gazu elektronowego. Kontakt taki może być modelowany precyzyjnie za pomocą trójwarstwowej linii transmisyjnej. Jednak rozwiązanie układu równań dla wielowarstwowej linii transmisyjnej nie jest proste i tylko w pewnych przypadkach możliwe jest rozwiązanie analityczne [4, 5]. Nie trzeba zresztą sięgać do zaawansowanych przyrządów, żaby napotkać na problemy z pomiarami oporności właściwej kontaktów omowych. Kontakty omowe do SiC są takim przykładem skomplikowanych warstw składających się, w zależności od zastosowanej metalizacji, z różnych faz krzemków i węglików metalu jak również z grafitu [6]. Pierwsze struktury pomiarowe TLM (stosowane zresztą do dziś) były strukturami planarnymi. Problemem w ich stosowaniu jest konieczność ograniczenia rozpływu prądu do obszaru między sąsiednimi polami kontaktowymi. W praktyce realizowane jest to poprzez uformowanie pól kontaktowych ma powierzchni mesy wytrawion[...]
 
Procesy trawienia suchego ICP w plazmie BCl3 cienkich warstw HfO2 wytworzonych techniką reaktywnego rozpylania katodowego
 
RENATA KRUSZKA  KRYSTYNA GOŁASZEWSKA  ANDRZEJ TAUBE  IWONA PASTERNAK  mgr inż. KATARZYNA KORWIN-MIKKE  MAREK WZOREK  ELIANA KAMIŃSKA  ANNA PIOTROWSKA  
W ostatnim czasie wzrosło zainteresowanie dielektrykami o wysokiej przenikalności dielektrycznej, nie tylko w kontekście technologii krzemowej tranzystorów CMOS, ale także w technologii związków szerokoprzerwowych, w tym SiC i GaN [1]. Szczególnie atrakcyjnym materiałem jest tu tlenek hafnu (HfO2). Charakteryzuje się on wysoką wartością przenikalności dielektrycznej (12...25 w zależności od metody osadzania), polem przebicia EBR > 4 MV/cm oraz relatywnie wysoką przerwą energetyczną (5-6 eV) [2]. W zależności od zastosowania, warstwy dielektryczne w przyrządach półprzewodnikowych mają różną grubość. Jako dielektryki podbramkowe w technologii MOSFET stosuje się warstwy cienkie, kilkunanometrowe, natomiast do pasywacji struktur (np. diod Schottky’ego czy diod PIN) wymagane są warstwy znacznie grubsze do ok. 1 μm [2, 3]. W obydwu tych przypadkach niezbędnym etapem technologicznym jest odsłonięcie obszaru metalizacji kontaktów, realizowane głównie technikami trawienia plazmowego. Szczególnie ważne jest zastosowanie suchego trawienia grubych warstw pasywacyjnych, które trudno usunąć przy pomocy klasycznego trawienia w roztworach, a które stosuje się w diodach Schottky’ego w procesie wytwarzania złącza metodą field-plate [4]. Trawienie suche tlenku hafnu nie zostało jeszcze szeroko zbadane, a doniesienia literaturowe dotyczą głównie trawień plazmą indukcyjnie sprzężoną (ICP). Najskuteczniejsze do trawienia HfO2 są plazmy chlorowe bazujące na BCl3 i Cl2, często z dodatkiem Ar [5-9], lub ich mieszaniny Ar/BCl3/Cl2 [10]. Skład i parametry plazmy optymalizowane są pod kątem uzyskania maksymalnej szybkości trawienia. Jednak w przyrządach półprzewodnikowych niezwykle istotna jest selektywność trawienia HfO2 w stosunku do podłoża, ponieważ podłoże nie może zostać w wyniku trawienia uszkodzone. Niewiele publikacji donosi o badaniach nad zwiększeniem 92 Elektronika 9/2011 selektywności trawienia HfO2 do Si, SiC lub SiO2.[...]
 
Profilowanie składu chemicznego tlenkowych warstw pasywacyjnych metodą spektromikroskopii elektronów Augera
 
ALINA DOMANOWSKA  ANDRZEJ KLIMASEK  EWA LISIECKA  PIOTR BIDZIŃSKI  BOGUSŁAWA ADAMOWICZ  JANUSZ SZEWCZENKO  ANDRZEJ TAUBE  KATARZYNA KORWIN-MIKKE  SYLWIA GIERAŁTOWSKA  JANUSZ ŻYWICKI  
Spektromikroskopia elektronów Augera (AES), sprzężona z trawieniem jonowym, pozwala na lokalną identyfikację zanieczyszczeń na powierzchni ciała stałego (do głębokości ok. 3 nm) oraz na wyznaczenie rozkładu koncentracji pierwiastków w funkcji odległości od powierzchni. Szczególnie ważne dla technologii struktur półprzewodnikowych jest określenie wgłębnych profili składu cienkich warstw o grubościach nanometrycznych, w tym tlenkowych warstw pasywacyjnych oraz obszarów granic fazowych. Jednakże, poważnym problemem w tym przypadku jest rozmycie profili koncentracji pierwiastków wskutek takich procesów, jak trawienie preferencyjne i mieszanie atomów, a także - w strukturach wieloskładnikowych - nakładanie się pików AES o zbliżonych energiach. Uzyskanie informacji ilościowej o składzie chemicznym wymaga więc, z jednej strony, systematycznego, starannego pomiaru serii widm pochodzących z kolejnych warstw próbki, a z drugiej - zastosowania odpowiedniej analizy linii widowych [1, 2]. W pracy zastosowano profilowanie AES oraz własną numeryczną procedurę analizy widm całkowych do określania składu chemicznego oraz grubości cienkich tlenkowych warstw pasywacyjnych: (i ) na powierzchni stali nierdzewnej zawierającej chrom, która jest stosowana w transplantologii oraz (ii ) w strukturze HfO2/SiO2/SiC, stosowanej w mikroelektronice do konstrukcji przyrządów półprzewodnikowych (diod, tranzystorów) dużej mocy i wysokich temperatur; struktura ta zawierała buforową nanowarstwę SiO2 o grubości 5 nm. Procedura numeryczna widm AES obejmuje odjęcie tła widma, dekompozycję nakładających się linii widmowych różnych pierwiastków w oparciu o algorytm ewolucyjny, z wykorzystaniem funkcji pseudo Voigta jako wzorca piku oraz identyfikację przesunięć chemicznych. W przypadku analizowanych warstw tlenkowych, kluczowym zagadnieniem było rozdzielenie nakładających się złożonych linii tlenu i chromu (w notacji spektroskopii AES oznaczanych odpowiednio [...]
 
Propagacja fali elektromagnetycznej w falowodzie wykonanym w planarnym krysztale fotonicznym do zastosowań w diodzie o emisji krawędziowej
 
MACIEJ DEMS  
Falowody oparte na kryształach fotonicznych [1] są istotnymi strukturami z punktu widzenia zastosowań w elementach emitujących światło o emisji krawędziowej. Pozwalają one na istotną modyfikację propagującego się w nich modu, taką jak np. silne zmniejszenie prędkości grupowej światła, co skutkuje zwiększoną emisją spontaniczną. Falowody te wykonane są w cienkiej płytki półprzewodnikowej lub dielektrycznej, w której wytrawiony jest dwuwymiarowy kryształ fotonicznych posiadający liniowy defekt. Zasada działania tych struktur opiera się na ograniczeniu światła poprzez efekt całkowitego wewnętrznego odbicia w kierunku prostopadłym do płaszczyzny płytki oraz zjawisko przerwy fotonicznej w krysztale fotonicznym. Wspomniany defekt liniowy realizowany jest najczęściej poprzez usunięcie jednego lub większej ilości rzędów wytrawionych otworów tworzących kryształ fotoniczny. W zależności od jego szerokości, falowód może być zarówno jednomodowy (w przypadku wąskich defektów), jak i wielomodowy. W ostatnim przypadku możliwe jest zaobserwowanie efektu wzajemnego sprzęgania się modów różnych rzędów. W takim przypadku - stosując klasyczne podejście do symulacji falowodów fotonicznych, polegające na wyznaczenie częstotliwości modu przy zadanej rzeczywistej stałej propagacji - można zaobserwować zjawisko powstawanie mini-przerwy fotonicznej w miejscach gdzie przecinają się krzywe dyspersji modów różnych rzędów o odpowiadających symetriach [2]. W aktywnych elementach optycznych, takich jak diody LED, przerwa ta uniemożliwia spontaniczną emisję światła o odpowiadającej jej częstotliwości. Z kolei w elementach pasywnych, gdzie częstotliwość propagującej się fali jest z góry narzucona, mod podstawowy - zazwyczaj znacznie mniej stratny - sprzęga się z modem wyższego rzędu propagującym się w przeciwnym kierunku, co objawia się jako gwałtowny spadek transmisji w falowodzie [3]. W niniejszej pracy przedstawiona została ścisła numeryczna analiza zar[...]
 
Próba zniwelowania wpływu naprężeń mechanicznych na działanie azotkowych diod elektroluminescencyjnych
 
SEWERYN MORAWIEC  ROBERT P. SARZAŁA  WŁODZIMIERZ NAKWASKI  
Azotek galu (GaN) umożliwił wytwarzanie półprzewodnikowych emiterów promieniowania, tj. diod elektroluminescencyjnych i laserów złączowych, emitujących w temperaturze pokojowej wydajne promieniowanie niebieskie, fioletowe, a nawet z zakresu bliskiego nadfioletu. Wypełnił on istotną lukę w ofercie tych przyrządów umożliwiając skompletowanie pełnej gamy barw emitowanych przez te przyrządy, a dodatkowo pozwolił produkować źródła światła białego. Jednakże poważną wadą tego materiału są jego silne własności piezoelektryczne, tj. indukowanie w jego obszarze silnych pól elektrycznych pod wpływem naprężeń mechanicznych. W wielowarstwowych strukturach nowoczesnych przyrządów półprzewodnikowych naprężenia machaniczne są nie do uniknięcia, co pociaga za sobą określone zmiany ich działania. Niniejsza praca jest poświęcona próbie zaproponowania takich zmian strukturalnych przyrządów azotkowych, dzięki którym będzie można znacznie zredukować szkodliwy wpływ zjawisk piezoelektrycznych. Kwantowy efekt starka Różnice w stałych sieci kolejnych warstw wielowarstwowych struktur nowoczesnych przyrządów azotkowych powodują powstanie naprężeń mechanicznych. W wyniku własności piezoelektrycznych materiałów azotkowych, efektem tych naprężeń staje się nieciągłość polaryzacji na granicach warstw, a w konsekwencji - powstanie w tych miejscach zlokalizowanych ładunków indukujących wewnętrzne pole elektryczne. Szczególnie w przypadku studni kwantowych (rys. 1), efektem polaryzacyjnego działania zjawisk piezoelektry[...]
 
Przenośne urządzenie GPS z procesorem ARM Cortex-M3
 
PIOTR SKULIMOWSKI  TOMASZ WOŹNIAK  
Urządzenia GPS są powszechnie wykorzystywane zarówno w pracy, jak i w rekreacji. Najpowszechniejszym zastosowaniem jest nawigacja samochodowa z wykorzystaniem map dróg oraz punktów charakterystycznych. Główną zaletą korzystania z tego typu urządzeń jest przede wszystkim wygoda oraz prostota użytkowania. Wadą jest ograniczenie stosowania do terenów z infrastrukturą drogową. Drugą grupę urządzeń stanowią odbiorniki GPS wykorzystujące bezprzewodowy interfejs Bluetooth. Urządzenia te są głównie stosowane do określania położenia urządzeń, które nie mają wbudowanego odbiornika GPS, takie jak starsze modele telefonów komórkowych czy palmtopów. Dla nowszych systemów operacyjnych telefonów komórkowych, takich jak Android czy Symbian, istnieje wiele aplikacji wykorzystujących dane GPS. Zastosowanie w tym przypadku zewnętrznego odbiornika może być również uzasadnione z uwagi na możliwość szybszego odczytania pozycji oraz dłuższego czasu działania na zasilaniu bateryjnym. Nie bez znaczenia jest także wygoda użytkowania. Odbiornik może znajdować się np. w plecaku podczas wędrówki, a telefon komórkowy można wykorzystywać do sprawdzania swojej lokalizacji. Zaletą wykorzystywania programowalnych urządzeń przenośnych są duże możliwości obliczeniowe, co skutkuje dużą liczbą rozbudowanych aplikacji. Niestety przekłada się to również na znaczne skrócenie czasu pracy tych urządzeń, ze względu na duży pobór mocy, nawet do 1,5 W [1]. Kolejny rodzaj urządzeń GPS, to urządzenia do turystyki rowerowej bądź pieszej. Pierwsze modele tego typu nie oferowały zbyt wielu opcji: wyświetlały jedynie podstawowe informacje z odbiornika GPS, takie jak wysokość n.p.m. czy współrzędne geograficzne. Dane te ułatwiały dokładne ustalenie własnej pozycji na tradycyjnej, papierowej mapie. Nowsze rozwiązania, dzięki zintegrowanemu wyświetlaczowi graficznemu, pozwoliły na automatyczne aktualizowanie pozycji użytkownika na mapie cyfrowej instalowanej w pamięci urządzeni[...]
 
Quasi-statyczny makromodel zatrzasku do optymalizacji metastabilności
 
PIOTR ZBIGNIEW WIECZOREK  
Zjawisko metastabilności w układach przerzutnikowych jest przedmiotem badań od ponad trzydziestu lat. Doczekało się ono kilku modeli analitycznych i numerycznych [3, 7, 6], powiązanych mniej lub bardziej z topologią konkretnych układów przerzutnikowych. Modele analityczne metastabilności są zwykle stosunkowo proste i zakładają linearyzację elementów układu w okolicy równowagi metastabilnej [6, 7]. Wyjaśniają one dobrze jakościowo mechanizm metastabilności, jednakże stosowanie zlinearyzowanych modeli analitycznych do poszukiwania zależności pomiędzy zachowaniem metastabilnym układu, a jego parametrami projektowymi (np. elektrycznymi) może prowadzić do trywialnych wniosków [7, 9] (np. dążenia do konstrukcji możliwie największych tranzystorów). Nie można także utożsamiać parametrów prostych modeli z parametrami projektowymi fizycznych układów realizowanych w konkretnej technologii. Związek parametrów modelu i parametrów projektowych jest jednak niezbędny w przypadku potrzeby poszukiwania zależności pomiędzy miarami zjawiska metastabilności takimi jak MTBF, czy stała czasowa metastanu τ [3, 7]. Są one także niezbędne w przypadku optymalizacji rzeczywistych układów ze względu na te miary. W niniejszej pracy przedstawiono nowy makromodel układu przerzutnikowego pozwalający na optymalizację i analizę jego parametrów elektrycznych elementów aktywnych. Koncepcja modelowania quasi-statycznego W prezentowanym podejściu przyjęto, że analizowane układy przerzutnikowe są zbliżone do topologii TGFF (Transmission Gate Flip Flop). Blokowa koncepcja tej topologii przedstawiona została na rys. 1a. Każdy z elementów elektrycznych schematu blokowego z rys. 1 ma w skonstruowanym makromodelu odpowiednik w postaci bloku środowiska Simulink (rys. 1b). Inwertery (inv1 i inv2) realizowane są za pomocą bloków źródeł sterowanych napięciowych opisanych m-funkcjami o postaci (1). (1) gdzie vpr napięcie środka strefy aktywnej charakterystyki przej[...]
 
Regulacje QoS w Internecie - czy tego potrzebujemy?
 
IWONA DOLIŃSKA  ANTONI MASIUKIEWICZ  KRZYSZTOF SACHA  
Mianem sieci NGN (New Generation Networks) określa się nową generację infrastruktury sieciowej umożliwiającej jednolity transport wszelkich informacji, tak jak ma to miejsce w sieci komputerowej oraz realizację usług telekomunikacyjnych w technice pakietowej [14,15]. Podstawą rozwoju sieci NGN stał się protokół internetowy IP (Internet Protocol), który osiągnął dominującą pozycję na rynku. Z technicznego punktu widzenia, w infrastrukturze sieciowej można wyróżnić dwa, istotnie różniące się elementy sieci: sieci transmisyjne - nazywane też szkieletowymi (backbone, core network) oraz sieci dostępowe - nazywane obrazowo sieciami ostatniej mili (access network). Sieci transmisyjne NGN [3] wykorzystują przede wszystkim nośniki światłowodowe oraz technologie typu ATM i IP. W przypadku sieci dostępowych NGAN (New Generation Access Networks) rozmaitość wykorzystywanych rozwiązań jest znacznie większa. Czym charakteryzują się sieci NGN i co mogą dać użytkownikom? Przyjmuje się, że sieci NGN powinny zapewnić: ● neutralność technologiczną, ● odpowiednią do potrzeb jakość usług (Quality of Service - QoS), ● wsparcie rozwiązań mobilnych. Problem zapewnienia odpowiedniego poziomu jakości usług w Internecie nabiera coraz większego znaczenia. Jest to związane z rozwojem nowych aplikacji i usług, których realizacja wymaga zapewnienia dostatecznie wysokiej jakości transmisji. Międzynarodowe organizacje standaryzacyjne, takie jak IETF (Internet Engineering Task Force), ITU (International Telecommunication Union) i ETSI (European Telecommunications Standards Institute), opracowały szereg norm dotyczących jakości przesyłania danych [9-12,18-22], które mogą być wykorzystane przy tworzeniu regulacji krajowych. Nie ma obowiązku stosowania żadnego z tych standardów, a decyzje poszczególnych krajów o ich wprowadzaniu są autonomiczne. Wdrażanie standardów musi być powiązane z poziomem technologicznym w poszczególnych państwach. Ak[...]
 
Specjalizowane sieci neuronowe z Dwucentrowymi Funkcjami Bazowymi do zastosowań w testerach wbudowanych μBIST
 
MICHAŁ KOWALEWSKI  ROMUALD ZIELONKO  
Nieustanny wzrost złożoności układów elektronicznych przy równoczesnym zmniejszaniu się ich wymiarów fizycznych stwarza zapotrzebowanie na nowe metody diagnostyczne na wszystkich poziomach (detekcji, lokalizacji i identyfikacji uszkodzeń), jak też w różnych etapach życia układu (projektowania, produkcji i eksploatacji). Najbardziej efektywnymi metodami diagnostyki analogowych i mieszanych sygnałowo układów elektronicznych (AUE) w zastosowaniach praktycznych są metody SBT (ang. Simulation Before Test), z których najważniejszą jest metoda słownikowa [1]. Kluczowym problemem procesu diagnostycznego w metodzie słownikowej jest klasyfikacja sygnatur uszkodzeń. W przypadku diagnozowania uszkodzeń parametrycznych w warunkach maskującego wpływu tolerancji elementów nieuszkodzonych, sygnatury słownika uszkodzeń mają postać rozproszonych krzywych identyfikacyjnych [1, 2, 5]. W takich warunkach korzystne jest stosowanie klasyfikatorów neuronowych, które charakteryzują dobre zdolności uogólniające. Badania wykazały, iż najlepsze do tego celu są sieci RB [2, 3] i EB [4]. Korzystną cechą obu typów sieci jest dobra zdolność klasyfikacji zbiorów rozmytych wokół punktów centralnych. Jednakże sieci takie są mało efektywne w klasyfikacji zbiorów rozproszonych wokół krzywych identyfikacyjnych, ze względu na dużą liczbę funkcji bazowych niezbędnych do odwzorowania tych krzywych. Stąd zrodziła się idea dwucentrowych (wydłużonych) funkcji DRB i DEB, które w sposób bardziej oszczędny odwzorowują krzywe rozproszone. W ostatnich latach w związku z postępem rozwoju mikroprocesorów i mikrokontrolerów stosowanych w systemach elektronicznych, zwłaszcza w systemach wbudowanych pojawiła się możliwość realizacji samotestujących układów wbudowanych BIST bez nadmiarowości układowej, na bazie własnych zasobów sprzętowych i programowych mikrokontrolerów sterujących [5]. Zasoby sprzętowe współczesnych mikrokontrolerów są skromne, a moc obliczeniowa ograniczona[...]
 
STRESZCZENIA ARTYKUŁÓW
 
PIOTROWSKA A., KAMIŃSKA E.: Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych - Panorama Projektu PO IG 01.03.01-00-159/08 InTechFun Elektronika (LII), nr 9/2011, s. 19 Nakreślono tło ustanowienia projektu i zasadność podjęcia prowadzonych prac. Przedstawiono cele projektu i zakres działalności badawczo-rozwojowej. Omówiono strategię badawczą przyjętą dla realizacji zasadniczego celu naukowego projektu jakim jest opracowanie nowych rozwiązań technologicznych i projektowych, a w oparciu o nie realizacja nowych przyrządów półprzewodnikowych wykorzystujących półprzewodniki szerokoprzerwowe - ZnO i półprzewodniki pokrewne, GaN i materiały pokrewne oraz SiC. Przedstawiono kryteria oceny postępu prac i specyfikację wyników końcowych, zwracając uwagę na to iż końcowym wynikiem projektu ma być nie tylko demonstracja nowych struktur materiałowych i przyrządów półprzewodnikowych lecz także realizacja interdyscyplinarnej platformy B+R umożliwiającej prowadzenie prac badawczo-rozwojowych zarówno w czasie trwania projektu jak i w skali długoczasowej, minimum przez 5 lat po zakończeniu projektu. Słowa kluczowe: półprzewodniki szerokoprzerwowe, przyrządy elektroniczne RF, przyrządy półprzewodnikowe dużej mocy, elektronika wysokotemperaturowa, fotonika, sensory optoelektroniczne, spitronika PIOTROWSKA A., KAMIŃSKA E.: Innovative technologies of multifunctional materials and structures for nanoelectronics, photonics, spintronics and sensor techniques - Overview of the Project PO IG 01.03.01-00-159/08 InTechFun Elektronika (LII), no 9/2011, p. 19 Background information on the project and a motivation behind have been outlined, project goals and scope have been presented. Research strategy has been discussed which aims at developing innovative technological processes and designs, and basing on these, novel semiconductor devices making use of wide bandgap semiconductors[...]
 
Struktury fotoniczne na bazie ZnO
 
TADEUSZ PUSTELNY  PRZEMYSŁAW STRUK  KRYSTYNA GOŁASZEWSKA  MAREK EKIELSKI  MICHAŁ BORYSIEWICZ  ANNA PIOTROWSKA  
Wprowadzenie fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego do planarnej struktury światłowodowej o grubości kilkuset nanometrów wymaga rozwiązań technicznych o dużej sprawności oraz powtarzalności. W praktyce wykorzystywane są dwa rozwiązania techniczne pozwalające na wprowadzenie światła do struktury światłowodu planarnego są to: sprzęgacz pryzmatyczny lub struktury fotoniczne ze sprzęgaczami siatkowymi [1, 2]. Wprowadzenie fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego z wykorzystaniem sprzęgacza pryzmatycznego ma jednak pewne wady. Po pierwsze wymaga zapewnienia kontaktu optycznego pomiędzy pryzmatem a warstwą falowodową, wykorzystując układ mechaniczny. Po drugie pobudzenie modu falowodowego może nastąpić jeżeli składowe wektora falowego na kierunku propagacji w pryzmacie i warstwie falowodowej są identyczne i odpowiadają jednej z możliwych stałych propagacji w warstwie falowodowej [1]. Aby spełnienie tego warunku było możliwe światło należy wprowadzać pod określonym kątem (synchronicznym) oraz współczynnik załamania pryzmatu np musi być większy niż współczynnik załamania warstwy falowodowej nw. Ma to duże znaczenie w przypadku struktur wykonanych z materiałów o dużym współczynniku załamania. Szczególnie dla struktur światłowodów planarnych wykonanych w oparciu o półprzewodniki szerokoprzerwowe, których współczynnik załamania jest duży n ~ 2. Zastosowanie sprzęgacza pryzmatycznego powoduje również, że uzyskana struktura jest strukturą trójwymiarową trudną do miniaturyzacji. Bardzo interesującym rozwiązaniem technicznym pozwalającym na wprowadzenie fali elektromagnetycznej z zakresu widzialnego do światłowodu planarnego są struktury fotoniczne ze sprzęgaczami siatkowymi [3, 4]. Struktura fotoniczna ze sprzęgaczem siatkowym wykonana jest jako periodycz[...]
 
Sygnały radarowe z kodowaniem fazowym
 
MARIUSZ ŁUSZCZYK  
Jednym z wyznaczników nowoczesnych stacji radarowych są cyfrowe metody syntezy i kompresji sygnałów sondujących. Rozwój środków technicznych w warstwie syntezy sygnałów, jak i półprzewodnikowych układów nadawczych jest czynnikiem sprzyjającym rozwojowi nowych metod kodowania i modulacji wewnątrzimpulsowej sygnałów radarowych. W artykule zaprezentowano przegląd wybranych metod kodowania fazowego sygnałów. Do oceny jakości sygnałów złożonych z kodowaniem fazowym wykorzystano wskaźniki jakości kompresowanych sygnałów, które pozwalają ocenić przydatność poszczególnych technik modulacji [2, 12]. Wskaźniki jakości sygnału po kompresji Prezentowane w literaturze przedmiotu wskaźniki jakości dla skompresowanego sygnału wyznaczane są w oparciu o funkcję autokorelacji sygnału lub w ogólności o bryłę niejednoznaczności. W rzeczywistych warunkach obróbka sygnału realizowana jest w filtrach niedopasowanych, dlatego też wskaźniki jakości dla sygnału po kompresji przyjmują następujące postaci [4, 8, 11]: - współczynnik kompresji - iloraz maksymalnej wartości chwilowego stosunku mocy sygnału do szumu na wyjściu filtru do stosunku mocy sygnału do szumu na wejściu: (1) gdzie: t0 - czas, kiedy amplituda sygnału na wyjściu filtru dopasowanego osiąga wartość maksymalną. - PSL (ang. Peak Sidelobe Level) - maksymalny poziom listków bocznych względem poziomu listka głównego: (2) gdzie: uk - k-ty zespolony element ciągu spróbkowanego sygnału, - ISL (ang. Integrated Sidelobe Level) - wielkość rozproszonej energii w listkach bocznych względem energii listka głównego: (3) - LPG (ang. Loss in Progress Gain) - miara strat energii sygnału w filtrze kompresji względem wartości maksymal- ( ) ( ) ( )i o s SNR SNR t K 0 max = { } L k u max u PSL = , gdzie k  L 2 2 L k L k u u ISL  = nej na skutek niedopasowania sygnału echa do charakterystyki przenoszenia filtru: (4) gdzie: L - numer próbki, dla której badany sygnał osiąga maks[...]
 
System mikroprocesorowy z rdzeniem ARM Cortex-M3 do bezprzewodowego sterowania aplikacją graficzną
 
PIOTR SKULIMOWSKI  JACEK BLUMENFELD  
Na rynku dostępnych jest wiele urządzeń służących do komunikacji z komputerem umożliwiających analizę własnego ruchu w przestrzeni. Urządzenia te są zbudowane z wykorzystaniem czujników przyspieszeń oraz czujników obrotów. Niektóre z opisanych w pracy urządzeń wymagają także kamery bądź innych dodatkowych czujników. Przykładem urządzenia sterującego, w którym wykorzystano akcelerometr, jest kontroler ruchu PlayStation MOVE służący do obsługi konsoli PlayStation3. Dodatkowo kontroler wyposażony jest w czujnik pola magnetycznego, dzięki czemu urządzenie określa swoje położenie względem kierunku przyspieszenia ziemskiego. Charakterystycznym elementem PlayStation Move jest dioda RGB, którą wykrywa kamera podłączona do konsoli. Wszelkie wychylenia i obroty kontrolera są rejestrowane za pomocą trójosiowego akcelerometru, czujnika wychyleń (działającego na podobnej zasadzie co żyroskop) i kamery, która, dodatkowo wraz z diodą, służy do określenia odległości kontrolera od telewizora [1]. Mysz komputerowa firmy Logitech - MX Air jest przykładem interfejsu umożliwiającego sterowanie komputerem przez użytkownika, który przemieszcza ją w powietrzu. W przeciwieństwie do urządzenia będącego celem niniejszej pracy, działanie omawianej myszy oparte jest na sześcioosiowym żyroskopie [2]. Urządzenie może działać jako klasyczna mysz komputerowa, przesuwana po powierzchni biurka, bądź po jej podniesieniu, wbudowany czujnik MEMS (ang. Micro Electro-Mechanical Systems) analizuje ruch ręki, a następnie przetwarza go na ruch kursora. Innym przykładem zastosowania czujników MEMS w urządzeniu sterującym jest kontroler Wii Remote oraz urządzenie zwiększające dokładność bazowego kontrolera: Wii Motion- Plus. Podstawowy kontroler posiada trójosiowy akcelerometr oraz czujnik światła podczerwonego [3]. Podobnie jak w wyżej opisanych przypadkach, wychylenia Wiimote są rejestrowane przez akcelerometr. Czujniki światła podczerwonego w kontrolerze oraz źró[...]
 
System ułatwiający osobom niewidomym i słabowidzącym dostęp do usług miejskiego transportu zbiorowego
 
PIOTR KORBEL  PIOTR WASILEWSKI  
Osoby niewidome stanowią liczną (80 tysięcy) grupę osób w kraju. W większości grupa ta jest wykluczona z życia zawodowego i społecznego. Według Polskiego Związku Niewidomych najczęstszą przyczyną takiego stanu rzeczy jest brak możliwości samodzielnego poruszania się w terenach miejskich [1, 2]. Co prawda w kraju i na świecie opracowano wiele systemów i urządzeń wspomagających samodzielne poruszanie się osób niewidomych, jednakże nie zostały one zakceptowane przez niewidomych lub wymagają długotrwałego treningu [3-8]. W dalszym ciągu aktualna jest potrzeba opracowania systemu ułatwiajacego osobie niewidomej poruszanie się w mieście. Potrzebny jest dostęp do informacji o ruchu pojazdów transportu miejskiego, o położeniu obiektów w bezpośrednim otoczeniu w warunkach nietypowych (opady śniegu, roboty drogowe), a także dostęp do osoby widzącej, która pomogłaby w sytuacji niespodziewanej, a nie byłaby zaangażowana w sytuacjach rutynowych. Celem projektowanego systemu jest ułatwienie samodzielnego podróżowania i poruszania się na terenie miasta oraz korzystania z infrastruktury miejskiej dla osób niewidomych i słabowidzących (w tym również starszych). System ma architekturę typu rozproszonego, składa się z modułów mobilnych, w które zostaną wyposażeni użytkownicy systemu oraz modułów stacjonarnych wykorzystujących technologie serwerów sieciowych nadzorujących pracę systemu, bezprzewodowych sieci doraźnych i sieciowych baz danych o infrastrukturze miasta. Taki wielomodułowy system będzie cechowała możliwość konfiguracji, np. wyboru i sprzężenia tylko niektórych modułów w celu możliwie najlepszego przystosowania zakresu funkcji systemu dla grup użytkowników o różnych potrzebach lub stopniach niepełnosprawności wzrokowej. Elementami systemu są: - moduł zdalnego asystenta osoby niewidomej (słabowidzącej, starszej); - serwer informacji pasażerskiej i baza danych (plan miasta, obiekty zainteresowania); - inteligentny telefon komór[...]
 
Wielowarstwowe kondensatory z dielektrykiem Bi1/2Cu1/2(Fe1/2Ta1/2)O3 wytwarzane technologią LTCC
 
JAN KULAWIK  DOROTA SZWAGIERCZAK  BARBARA GRÖGER  
Wielowarstwowe ceramiczne kondensatory MLCC (Multilayer Ceramic Capacitors) stanowią ważną część rynku elementów biernych [1-5]. Do ich wytwarzania wykorzystywana jest technologia współwypalania ceramiki w niskich temperaturach - LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics). Ułożone w stos warstwy surowej folii dielektrycznej są laminowane i współspiekane w jednym procesie z wewnętrznymi elektrodami naniesionymi sitodrukiem i połączonymi równolegle. Typowymi materiałami na dielektryk kondensatorów MLCC są ferroelektryki i relaksory, takie jak BaTiO3, Pb(Fe1/2Nb1/2)O3, Pb(Fe2/3W1/3)O3, Pb(Zn1/3Nb2/3)O3, Pb(Mg1/2W1/2)O3. Wielowarstwowe kondensatory dostępne są w szerokim zakresie pojemności od pF do μF w zależności od wymaganego gabarytu, napięcia znamionowego, temperaturowego współczynnika pojemności. Obok wysokiej stałej dielektrycznej i niskiej temperatury spiekania umożliwiającej współspiekanie z tanimi elektrodami srebrowymi, bezołowiowy skład staje się istotnym kryterium przy poszukiwaniu nowych materiałów na dielektryk kondensatorów. Obiecującymi materiałami, który mogą spełnić wszystkie te wymagania, są nieferroelektryczne związki o strukturze perowskitu, stanowiące samorzutnie tworzące się kondensatory z zaporową warstwą wewnętrzną - IBLC (Internal Barrier Layer Capacitors). Najbardziej znanym przedstawicielem tej grupy jest CaCu3Ti4O12 [6]. Podobne właściwości dielektryczne ma inna grupa materiałów o strukturze podobnej do relaksorowych ferroelektryków, w której w pozycji A perowskitu ołów zastąpiono jonami Ca, Sr, Ba, Bi, Cu. Wysoką przenikalność dielektryczną odnotowano dla związków o składzie AFe1/2B" 1/2O3 (A = Ba, Sr, Ca; B"= Nb, Ta, Sb) [7], Ca(Fe2/3W1/3)O3 [8], Bi1/2Cu1/2(Fe2/3W1/3)O3, Bi1/2Cu1/2(Fe1/2Ta1/2)O3 [9]. W artykule opisano otrzymywanie metodą odlewania folii ceramicznych z Bi1/2Cu1/2(Fe1/2Ta1/2)O3 oraz wytwarzanie wielowarstwowych kondensatorów z dielektrykiem wykonanym z tych folii. Przeprowadzon[...]
 
Wielowejściowe bramki prądowe
 
RADOSŁAW ŁUCZAK  MAGDALENA RAJEWSKA  
Od lat 90. ubiegłego wieku rozwijana jest koncepcja układów cyfrowych pracujących w trybie prądowym CMCL (Current- Mode Current Logic), której autorem był prof. dr hab. inż. A. Guziński. W przypadku stosowania bramek prądowych wartościom logicznym przyporządkowane są wartości prądu a nie napięcia, jak w przypadku klasycznych bramek napięciowych. [1, 2, 6]. Ponadto praca w trybie prądowym (current-mode), gdzie przy zmianach stanu logicznego zmienia się ścieżka przepływu prądu a nie jego wartość, decyduje o praktycznie stałym poborze mocy ze źródła zasilania, niezależnie od statycznego stanu bramki oraz brak skokowych zmian poboru mocy w chwili zmiany stanu. Z tego powodu, także zmiany generowanego pola elektromagnetycznego, występujące przy zmianie stanu logicznego, są znikome. Cechy te sprawiły, że bramki prądowe stanowią alternatywę dla klasycznych CMOS w rozwiązaniach związanych z fizyczną ochroną układów realizujących operacje kryptograficzne przed atakami SCA (Side- Channel Attack), a w szczególności PAA (Power Analysis Attack) oraz EMA (ElectroMagnetic Attack) [1-3], o której mowa w ustawie z 5 sierpnia 2010 o ochronie informacji niejawnych. Stosowane dotychczas bramki prądowe posiadają tylko jedno wejście natomiast liczba wyjść może być większa od 1. Nie istnieją bramki bezpośrednio realizujące operacje logiczne AND, NAND, OR, NOR czy XOR. Wyjścia bramek można łączyć ze sobą, natomiast nie można (w ogólnym przypadku) połączyć wejść, gdyż wielkością fizyczną niosącą informację o stanie logicznym jest wartość prądu a nie napięcia, jak w przypadku klasycznych bramek napięciowych. Algebra prądowa różni się od klasycznej algebry Boole’a. W CMCL występują poziomy logiczne: "-1" - prąd wpływa do wyjścia; "0" - prąd nie wpływa ani nie wypływa; "1"- prąd wypływa z wyjścia bramki. Z tego powodu przy projektowaniu CMCL nie stosuje się znanych metod minimalizacji. Wykorzystuje się funkcję wzorcową typu T, która została zap[...]
 
Wpływ defektów o głębokich poziomach na wysokość bariery w diodzie Schottky’ego 4H-SiC
 
GRZEGORZ ZAREMBA  WOJCIECH JUNG  ELIANA KAMIŃSKA  MICHAŁ BORYSIEWICZ  KATARZYNA KORWIN-MIKKE  ZBIGNIEW ADAMUS  
Węglik krzemu (SiC) ma doskonałe fizyczne, chemiczne oraz elektroniczne właściwości, takie jak: szeroka przerwa energetyczna, duża prędkość unoszenia nośników, wysokie napięcie przebicia pola elektrycznego, wysoka przewodność termiczna oraz wysoka odporność na promieniowanie. Dzięki tak korzystnym właściwościom, SiC jest szeroko stosowany w przyrządach pracujących w warunkach wysokiej częstotliwości, dużej mocy oraz wysokiej temperatury. Jednak wytwarzanie przyrządów opartych na SiC napotyka czasami trudności z powodu dużego prądu upływu. W dostępnej literaturze podano wiele wyjaśnień tego zjawiska, wśród nich można znaleźć teorię o wpływie defektów o głębokich poziomach na wysokość bariery Schottky’ego [1-2] i pośrednio charakterystyki I-V. W pracach tych przypuszcza się, że poziom Fermiego jest lokalnie "przyszpilony" przez skupiska defektów, co powoduje powstanie miejscowych obszarów o obniżonej wysokości bariery. Zaobserwowano również [2], że prąd wsteczny zwiększał się, a wysokość bariery zmniejszała się z rosnącą koncentracją defektów. Wśród defektów odpowiedzialnych za to zjawisko, wskazano [1] na dobrze znaną pułapkę Z1/Z2 oraz niezidentyfikowaną pułapkę z pikem katodoluminescencji (CL) 2,2 eV powyżej pasma walencyjnego. W pracy zaprezentowano wyniki charakteryzacji defektów przy pomocy niestacjonarnej spektroskopii głębokich poziomów (DLTS) oraz wyniki symulacji wpływu koncentracji dominującego defektu na wysokość bariery Schottky’ego. W szczególności wyznaczono koncentrację tego defektu potrzebną do "przyszpilenia" poziomu Fermiego. Eksperyment W trakcie badań wykorzystano komercyjne struktury węglika krzemu 4H SiC typu n, otrzymane techniką CVD (Chemical Vapour Deposition) w firmie CREE. Struktury wykonano na podłożu o grubości 370 μm i rezystywności 0,015…0,028 Ωcm. Na podłożu osadzono kolejno warstwy epitaksjalne o grubości 0,5 μm i koncentracji nośników 1018 cm-3 oraz grubośc[...]
 
Wpływ materiału bramki, metody wytwarzania SiO2 i efektu krawędzi bramki na rozkłady gęstości pułapek powierzchniowych w kondensatorach MOS na 3C-SiC
 
TOMASZ GUTT  TOMASZ MAŁACHOWSKI  HENRYK M. PRZEWŁOCKI  OLOF ENGSTROM  ROMAIN ESTEVE  MIETEK BAKOWSKI  
Węglik krzemu o politypie 3C ma istotne zalety w porównaniu z politypami heksagonalnymi - wysoką ruchliwość elektronów w polu elektrycznym o małym natężeniu, dużą prędkość unoszenia elektronów w nasyceniu, małą energię jonizacji donorów i małą gęstość pułapek na powierzchni granicznej SiO2/3C-SiC. Oczekuje się zatem, że może on być - mimo węższej przerwy energetycznej - istotnym konkurentem politypów 4H-SiC i 6H-SiC. Zwłaszcza w zastosowaniach związanych z przełączaniem mocy wspomniane cechy decydują o możliwości wytworzenia tranzystorów MOS-FET spełniających występujące tam krytyczne wymagania [1, 2]. Eksperymenty, których celem było opracowanie technologii wykonania izolatora bramkowego na bazie SiO2 osadzanego w procesie PECVD oraz dobór materiału bramki, pozwoliły na zbadanie zależności między poszczególnymi układami technologicznymi a najważniejszymi parametrami systemu MOS: przebiegiem charakterystyk C-V i przebiegiem rozkładów energetycznych gęstości pułapek powierzchniowych Dit-E. Dane eksperymentalne W eksperymencie technologicznym wykonanym przez ACREO AB użyto dwóch identycznych płytek 3" z warstwą epitaksjalną 3C-SiC (001) o grubości 10 μm i typie domieszkowania n (2…3·1015 cm-3) dostarczonych przez firmę Hoya. Na pierwszej płytce osadzono 54 nm SiO2 metodą PECVD w czasie 45 sekund, a następnie wygrzano tę płytkę w mokrym tlenie w temperaturze 950oC w czasie 3 godzin. Na drugiej, kontrolnej płytce wykonano utlenianie powierzchni w mokrym tlenie w temperaturze 1150oC w czasie 1 godziny. Następnie każdą z płytek pocięto na ćwiartki i wykonano na nich kondensatory MOS z bramkami z niklu, aluminium, złota i polikrzemu (+TiW). Do oznaczania wariantu technologicznego w tekście stosowane będ[...]
 
Wpływ procesu wygrzewania wysokotemperaturowego na parametry elektryczne struktury MOS Al/SiO2/n-4H-SiC (0001)
 
MAŁGORZATA KALISZ  KRYSTIAN KRÓL  MARIUSZ SOCHACKI  JAN SZMIDT  
Węglik krzemu (SiC) jest jednym z najbardziej obiecujących materiałów do stosowania w urządzeniach przeznaczonych do pracy w wysokich temperaturach, nawet 700…800°C [1]. Półprzewodnik ten charakteryzuje się dużymi wartościami krytycznego pola elektrycznego, przewodności cieplnej oraz maksymalnej prędkości unoszenia nośników w porównaniu z krzemem. Ponadto materiał ten, jako jedyny pośród innych materiałów o szerokiej przerwie zabronionej, może być poddany procesom utleniania termicznego, tworząc wysokiej jakości (z punktu widzenia właściwości objętościowych) dielektryk (SiO2). Dobrze znany z technologii krzemowej proces utleniania termicznego jest jednym z najlepiej opanowanych procesów technologicznych. Zdolność węglika krzemu do formowania naturalnego SiO2 wzbudziła duże zainteresowanie tym materiałem już w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Wytworzenie wysokiej jakości dielektryka jest krytyczne z punktu widzenia zastosowania węglika krzemu w nowoczesnych przyrządach dużej mocy. Właściwości elektryczne interfejsu SiO2/SiC wytwarzanego w procesie utleniania termicznego i tworzącego strukturę MOS zależą między innymi od: przygotowania powierzchni, atmosfery utleniającej, atmosfery procesu wygrzewania po utlenianiu. W literaturze zaproponowanych zostało wiele różnych technik utleniania SiC, mających na celu poprawę tempa wzrostu warstwy tlenku oraz jakości otrzymywanego interfejsu SiO2/SiC [2-6]. Mimo to, nie powstała standardowa procedura pozwalająca wytworzyć tlenek termiczny o porównywalnych parametrach elektrycznych z tlenkiem wytwarzanym na krzemie. W niniejszym artykule zaproponowano i doświadczalnie zweryfikowano sześć różnych technologii procesu wygrzewania wysokotemperaturowego warstwy SiO2 wytwarzanej na podłożu 4H-SiC w procesie utleniania termicznego. Przeanalizowany został wpływ atmosfery i czasu procesu wygrzewania wysokotemperaturowego, prowadzonego po procesie utleniania, na jakość otrz[...]
 
Wytwarzanie i charakteryzacja cienkich warstw tlenku hafnu dla zastosowań w technologii MOSFET w węgliku krzemu
 
ANDRZEJ TAUBE  KATARZYNA KORWIN-MIKKE  TOMASZ GUTT  TOMASZ MAŁACHOWSKI  IWONA PASTERNAK  MAREK WZOREK  ADAM ŁASZCZ  MARIUSZ PŁUSKA  WITOLD RZODKIEWICZ  ANNA PIOTROWSKA  SYLWIA GIERAŁTOWSKA  MARIUSZ SOCHACKI  ROBERT MROCZYŃSKI  ELŻBIETA DYNOWSKA  JAN SZMIDT  
Jednym z najważniejszych procesów w technologii wytwarzania tranzystorów MOSFET jest osadzanie dielektryka bramkowego. W technologii krzemowej doskonałej jakości naturalny dielektryk bramkowy w postaci SiO2 stał się motorem rozwoju mikroelektroniki. Podobnie jak krzem, węglik krzemu również utlenia się w obecności atmosfery utleniającej tworząc SiO2. O ile układ SiO2/Si ma wręcz doskonałe parametry elektrofizyczne, układ SiO2/SiC cierpi na wiele różnych niedoskonałości. Związane jest to przede wszystkim z obecnością węgla w układzie SiO2/SiC powstającym podczas wysokotemperaturowego utleniania SiC. Część z atomów węgla akumuluje się w obszarze przejściowym SiO2/SiC prowadząc do powstawania centrów defektowych. Wpływa to na powstawanie stanów pułapkowych, które znacząco ograniczają ruchliwość nośników w kanale tranzystora [1]. Równolegle prowadzi się badania związane z wytwarzaniem i charakteryzacją alternatywnych materiałów dielektrycznych, które również nie przyniosły całkowicie satysfakcjonujących rezultatów [2]. Bardzo ciekawą i rokującą na przyszłość metodą wytwarzania bramki tranzystora MOSFET jest stosowanie dielektryków podwójnych SiO2/dielektryk o wysokiej przenikalności elektrycznej. Bardzo cienka warstwa SiO2 stanowi bufor pomiędzy powierzchnią SiC a dielektrykiem o wysokiej stałej dielektrycznej. Zadaniem warstwy buforowej jest zapewnienie odpowiedniej jakości interfejsu pomiędzy SiC a warstwą dielektryka oraz zmniejszenie prądu upływu bramki. Warstwy dielektryczne o wysokiej wartości przenikalności elektrycznej pozwalają na zwiększenie niezawodności tranzystorów MOSFET. Przede wszystkim wysoka stała dielektryczna powoduje zmniejszenie pola elektrycznego w obszarze dielektryka podbramkowego, co zwiększa jego niezawodność. Wśród materiałów dielektrycznych o wysokiej względnej przenikalności wysoką pozycję zajmuje tlenek hafnu HfO2 charakteryzujący się zarówno wysoką stałą dielektryczną (εr ≈ 15&#8[...]
 
Wyznaczanie faz powstających w trakcie procesów technologicznych nanoszenia warstw Ti-Si-C na szafir
 
KRYSTYNA ŁAWNICZAK-JABŁOŃSKA  MARCIN T. KLEPKA  ANNA WOLSKA  ELŻBIETA DYNOWSKA  MICHAŁ BORYSIEWICZ  
Tranzystory konstruowane na bazie azotków grupy III charakteryzujace się dużą mobilnością elektronową, a dzięki szerokiej przerwie energetycznej tych materiałów pozwalającej na pracę przy wysokim napięciu, są wykorzystywane do zastosowań w przyrządach elektronicznych dużej częstotliwości i dużej mocy. Poza odpowiednią strukturą materiałową, przyrządy takie powinny posiadać stabilne termicznie i chemicznie kontakty metaliczne. Przepływ dużych prądów przez te kontakty wprowadza dodatkowe ciepło do urządzenia prowadząc do szybkiej degradacji konwencjonalnych kontaktów omowych Ti/Al i kontaktów Schottky’ego Ni/Au. Prezentowana praca przedstawia wyniki pierwszych prób syntezy cienkich, monokrystalicznych warstw fazy Ti3SiC2 za pomocą wysoko-temperaturowego magnetronowego rozpylania katodowego (PVD). Otrzymane warstwy charakteryzowane były za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), która wskazywała na zmiany w fazach posiadających daleki porządek strukturalny, oraz za pomocą absprpcji promieniowania synchrotronowego (XAS). Metoda XAS dzięki pierwiastkowej selektywności pozwoliła wyznaczyć wiązanie chemiczne Ti i porównać je z wiązaniem w materiałach wzorcowych oraz określić bliski porządek atomowy wokół Ti. Zgodnie z doniesieniami literaturowymi grup specjalizujących się w wytwarzaniu faz MAX [1-3], w celu uzyskania cienkich warstw Ti3SiC2 (0001) na podłożu Al2O3 (0001) należy najpierw osadzić na podłoże cienki bufor (~20 nm) TiC, a następnie osadzać warstwę tytanowo-krzemowo-węglową. Wspomniany bufor pełni funkcję warstwy nukleacyjnej, koniecznej dla prawidłowego wzrostu fazy MAX. W opisywanym eksperymencie warstwa Ti-Si-C osadzana była z targetu o stechiometrii Ti3SiC2. Warstwy rozpylane z takiego targetu często wykazują nadmiar węgla w objętości [4] w stosunku do założonej stechiometrii. Rozwiązaniem jest wówczas nałożenie bezpośrednio na podłoże bufora TiC o podstechiometrii C, do którego może przedyfundować nadmiarowy w[...]
 
Wyznaczanie profilu koncentracji nośników i domieszek w strukturach 2DEG na bazie GaN
 
WOJCIECH JUNG  KRYSTYNA GOŁASZEWSKA  ZBIGNIEW R. ŻYTKIEWICZ  MARTA SOBAŃSKA  KAMIL KŁOSEK  
Przy opracowywaniu technologii wytwarzania materiałów półprzewodnikowych z szeroką przerwą zabronioną takich jak azotek galu (GaN), a także zaawansowanych przyrządów wykonanych na bazie tego półprzewodnika, bardzo istotna jest znajomość profilu domieszkowania, koncentracji swobodnych nośników i koncentracji defektów oraz ich zależność od kolejnych procesów technologicznych [1-3]. Parametry te wyznacza się zwykle metodami, w których niezbędne są specjalnie przygotowane próbki (metody magnetotransportu, SIMS). Zastosowanie sondy rtęciowej umożliwia szybkie, nieniszczące i niewymagające dodatkowych procesów technologicznych testowanie wielowarstwowych struktur przyrządowych, w szczególności struktur z gazem dwuwymiarowym. W pracy przedstawiono wyniki badań warstw GaN i struktur wielowarstwowych AlGaN/GaN z dwuwymiarowym gazem elektronowym (2DEG) uzyskane na podstawie pomiarów pojemnościowo - napięciowych (C-U) wykonanych za pomocą sondy rtęciowej. Badania takie są niezbędne na etapie opracowywania technologii wytwarzania struktur tranzystora HEMT AlGaN/GaN, co jest jednym z nadrzędnych celów prac prowadzonych w projekcie InTechFun. Warunki eksperymentalne Struktury GaN i AlGaN/GaN wykonano techniką epitaksji z wiązek molekularnych (MBE) z wykorzystaniem plazmowego źródła azotu (plasma-assisted MBE) w układzie Riber model Compact 21T. Źródłami galu, aluminium i krzemu były standardowe komórki efuzyjne. Wzrost prowadzono w temperaturze 720oC w wa[...]
 
Zagadnienia klasyfikacji biopaliw - głowica hybrydowa współpracująca z optrodami kapilarnymi
 
MICHAŁ BORECKI  MARIA BEBŁOWSKA  JAN SZMIDT  ANDRZEJ KOCIUBIŃSKI  MICHAEL KORWIN PAWLOWSKI  
Biopaliwa ciekłe mogą charakteryzować się innymi parametrami niż paliwa klasyczne. Ze względu na zalecenia i zakres stosowania biopaliw istotna jest ocena ich parametrów [1]. W tym celu należy opracować szybkie i tanie sensory. Należy zauważyć, że zastosowanie metod oceny wybuchu lub spalania paliwa nie jest dopuszczane w sensorach ze względów bezpieczeństwa, a proces testowania olei i benzyn najczęściej wymaga stosowania pojemników jednorazowych. Prezentowana praca dotyczy opracowania klasyfikatorów biopaliw wykorzystujących głowice wieloparametryczne z wymiennymi jednorazowymi optrodami kapilarnymi [2]. Dotychczas odrębnymi zagadnieniami aplikacyjnymi była możliwość oceny jakości biopaliw przeznaczonych do stosowania w silnikach wysokoprężnych i iskrowych. Jako biopaliwa dla silników iskrowych (bioetylina) stosuje się mieszanki benzyny z substancjami uszlachetniającymi oraz z substancjami zmieniającymi oddziaływania powierzchniowe alkanów. Czysta benzyna to mieszanina węglowodorów alifatycznych (łańcuchowych, najczęściej alkanów - rys. 1) o liczbie atomów węgla 5…12. Środki przeciwstukowe i dodatki "bio" to węglowodory aromatyczne oraz alkohol, a substancje modyfikujące właściwości powierzchniowe to np. aceton. Zasada działania wieloparametrycznej głowicy Głowica klasyfikatora wieloparametrycznego przeznaczona do badań ośrodków ciekłych, wykorzystuje wymuszony cykl pomiarowy zachodzący w kapilarach optycznych [6]. W odróżnieniu od dotychczas znanych układów wykorzystujących kapilary do badania cieczy, takich jak głowice elektroforetyczne (CE) i komory cieczowe z kapilar optycznych (LCW), proponowana głowica wykorzystuje przełączanie strumienia optycznego. Przełączanie to zachodzi podczas lokalnego ogrzewania próbki, które powoduje wytwarzanie bąbla par własnych i jest realizowane z wykorzystaniem kapilary pracującej jako podzespół fotoniczny, tak jak pokazano to na rys. 2. Rys. 1. Przykładowy alkan Fig. 1. Sampl[...]
 
Zastosowania systemów łączności radiowej krótkiego zasięgu do wspomagania poruszania się osób niewidomych i słabowidzących we wnętrzach budynków
 
PIOTR KORBEL  PIOTR WASILEWSKI  
Jednym z priorytetów współczesnych społeczeństw jest dążenie do podnoszenia jakości życia, w tym grupy osób starszych i niepełnosprawnych. Zwiększenie aktywnego udziału osób niepełnosprawnych w życiu społeczeństwa można osiągnąć m.in. poprzez rozwój systemów ułatwiających korzystanie ze środków transportu publicznego oraz infrastruktury miejskiej. Szczególną grupę potencjalnych odbiorców narzędzi służących do wspomagania codziennej aktywności stanowią osoby o różnym stopniu niepełnosprawności wzrokowej. Brak możliwości samodzielnego poruszania się w terenie miejskim w znacznym stopniu utrudnia tej grupie osób prowadzenie aktywnego życia zawodowego oraz społecznego [1, 2]. Prowadzone na świecie badania oraz prace rozwojowe zaowocowały powstaniem wielu rozwiązań wspomagających osoby niewidome. Wśród opracowanych systemów można wyróżnić m.in. systemy ostrzegania o przeszkodach [3-5], systemy umożliwiające odsłuchanie zapowiedzi głosowych informujących o rozkładzie jazdy pojazdów komunikacji miejskiej, systemy ułatwiające zdalną komunikację z asystentem osoby niewidomej [2, 6]. Opisywane rozwiązania odznaczają się jednak licznymi ograniczeniami, są trudne w użyciu, a przede wszystkim nie stanowią jednego kompletnego rozwiązania ułatwiającego poruszanie się w obszarach miejskich. W ramach prac badawczo-rozwojowych prowadzonych w Instytucie Elektroniki Politechniki Łódzkiej opracowywany jest kompleksowy system ułatwiający osobom niewidomym i słabowidzącym samodzielne korzystanie z infrastruktury miejskiej, w tym korzystanie z usług transportu publicznego oraz poruszanie się we wnętrzach budynków użyteczności publicznej. Projektowane rozwiązanie, integrujące różnorodne techniki elektroniczne i teleinformatyczne odznacza się rozproszoną i modułową architekturą, która umożliwia łatwe dostosowanie zakresu funkcji systemu do potrzeb docelowych grup użytkowników. Do najważniejszych elementów systemu należą: moduł mobilnego asystenta[...]
 
Zastosowanie funkcji korelacji do detekcji niejednorodności cieplnych struktur warstwowych metodą aktywnej termografii impulsowej
 
ZBIGNIEW SUSZYŃSKI  MICHAŁ BEDNAREK  
Termografia aktywna z pobudzeniem impulsowym jest metodą diagnostyczną pozwalającą na szybką wizualizację niejednorodności cieplnych występujących w objętości struktur warstwowych elementów półprzewodnikowych. Powierzchnia badanego elementu absorbująca energię impulsu promieniowania optycznego jest źródłem zmiennego w czasie strumienia cieplnego propagującego wewnątrz struktury [1, 2]. Temperatura na powierzchni obiektu zależy m.in. od impedancji termicznej pobudzanego obszaru a ta zależy od parametrów cieplnych poszczególnych warstw struktury [3]. Rejestracja intensywności promieniowania podczerwonego za pomocą kamery termowizyjnej pozwala na porównanie zmian temperatury poszczególnych punktów powierzchni badanego obiektu. Przetworzenie sekwencji termogramów na sekwencję tzw. obrazów kontrastowych obrazujących wyłącznie zmiany temperatury spowodowane lokalnymi zmianami właściwości cieplnych pozwala uzyskać obraz rozkładu niejednorodności cieplnych [2]. Ze względu na niewielkie wartości uzyskiwanych kontrastów oraz efekty rozmycia występujące na granicach niejednorodności poszukuje się metod matematycznych pozwalających na poprawę jakości uzyskanych obrazów, przez co na zwiększenie wykrywalności niejednorodności związanych z defektami struktury [4, 5]. Autorzy niniejszego opracowania zaproponowali wykorzystanie funkcji korelacji w celu utworzenia obrazu korelacyjnego z sekwencji obrazów kontrastowych. Pozwala to na wyodrębnienie obszarów, które odpowiadają defektom struktury o parametrach relaksacyjnych procesów cieplnych zbliżonych do wzorca. Model badanej struktury Badanym obiektem jest struktura złożona z trzech warstw: warstwy krzemu o grubości 0,2 mm, warstwy przejściowej o g[...]
 
Zastosowanie metod spektroskopowych do analizy paliw płynnych
 
MIRON KALISZEWSKI  MONIKA MULARCZYK-OLIWA  MAKSYMILIAN WŁODARSKI  ANETA BOMBALSKA  KRZYSZTOF KOPCZYŃSKI  
Wprowadzenie do obrotu biopaliw czystych oraz w postaci biokomponentów paliw konwencjonalnych stanowiło wyraz poszukiwań odnawialnych, alternatywnych źródeł energii. Do produkcji biopaliw oraz biokomponentów wykorzystywana jest biomasa, stanowiąca wszystkie substancje pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego ulegające biodegradacji. Rodzaje biopaliw zależą od specyfiki danego kraju oraz przyjętej polityki rządu w tym zakresie. Rozróżnia się zasadniczo dwa rodzaje biopaliw: - w postaci ciekłej (biopaliwa oparte na bioetanolu oraz na bioestrach), - w postaci gazowej (biogazy oraz etery). Wraz z rozwojem metod syntezy biopaliw rozwinięto szereg metod analizy ich parametrów. Powszechne w ocenie poszczególnych parametrów jakościowych paliw są metody chromatografii gazowej, skaningowej kalorymetrii różnicowej, spektroskopii FTIR, spektrofotometrii absorpcyjnej, fluorescencji i rezonansu magnetycznego. Autorzy niniejszej pracy skupili się na aspekcie wykorzystania metod spektroskopowych do szybkiej analizy i klasyfikacji różnych rodzajów paliw znajdujących się w obrocie detalicznym na terenie Warszawy. Podjęto próbę rozróżnienia rodzajów paliw przy użyciu spektroskopii FTIR oraz technik fluorescencyjnych. Założeniem pracy jest poszukiwanie charakterystycznych właściwości spektroskopowych biopaliw, a w rezultacie praktyczne ich zastosowanie w konstrukcji wieloparametrycznego klasyfikatora właściwości użytkowych biopaliw ciekłych [1]. Materiały i metody Materiałem do badań, zestawionym w tab. 1, były próbki różnych rodzajów paliw płynnych znajdujących się w obrocie detalicznym na terenie Polski. Total [...]
 

Czasowy dostęp

zegar Wykup czasowy dostęp do tego czasopisma.
Zobacz szczegóły»

Nasze czasopisma

kofeina biogaz pasteryzacja przemysł chemiczny tworzywa sztuczne chromatografia kontakt tłuszcz znakowanie bezpieczeństwo żywności Kociołek-Balawejder antocyjany przeciwutleniacze herbata soki owocowe gmo tłuszcze błonnik ciecze jonowe mleko suplementy diety osady ściekowe przegląd elektrotechniczny bhp barwniki mikrokapsułkowanie wino ocena ryzyka aluminium hydrokoloidy Aura Opakowanie opakowania karotenoidy 7 korozja Gospodarka wodna pompy ciepła cement pompa ciepła owies informacje dla autorów konserwanty ekstrakcja led mąka kolektory słoneczne six sigma problemy jakości czekolada żywność funkcjonalna nanotechnologia soja BRC kosmetyki skrobia jęczmień audit polifenole szkło pszenica jakość żywności jogurt jakość ocena ryzyka zawodowego haccp polimery kanalizacja inżynieria materiałowa praca materiały budowlane Gluten przegląd mleczarski kawa hutnik przemysł spożywczy orkisz tytan skrobia modyfikowana rfid 6 liofilizacja żywność enzymy mięso kompozyty biopaliwa chłodnictwo opakowania inteligentne probiotyki przegląd papierniczy miód magnez opakowania aktywne olej olej rzepakowy metale ciężkie napoje energetyzujące nanomateriały piwo biomasa makaron chleb elektronika dodatki do żywności logistyka gryka pestycydy ryzyko zawodowe fermentacja pieczywo żyto miedź prebiotyki aronia inulina servqual wentylacja recykling iso atest odpady drób napoje funkcjonalne transport biofilm mrożonki FMEA kwasy tłuszczowe jakość usług analiza sensoryczna iso 9001 ekstruzja biodiesel kukurydza cukier suszenie innowacje woda pszenżyto owoce IFS żywność wygodna witamina c kaizen piroliza wołowina masło utrwalanie żywności lody sól drożdże audyt prenumerator ścieki surfaktanty błonnik pokarmowy koszty jakości soki ryż żywność ekologiczna oczyszczanie ścieków tqm witaminy ochrona przed korozją OŁÓW zarządzanie jakością opakowania szklane zioła dioksyny zeolity napoje kakao sieci neuronowe transglutaminaza wzbogacanie żywności aromaty substancje dodatkowe przyprawy reologia celuloza ryby tekstura akryloamid sok mleczarstwo bioetanol iso 22000 Manufacturing Process Automation białka serwatkowe czosnek gospodarka mięsna owoce jagodowe produkcja piwa mikotoksyny akrylamid polichlorowane bifenyle antyoksydanty PET kasza

Budownictwo i Geodezja

Elektronika, Energetyka, Elektrotechnika

Hutnictwo, Górnictwo

Przemysł lekki

Przemysł spożywczy i gastronomia

Inne gałęzie przemysłu

Tematyka ogólnotechniczna

Czasopisma wielobranżowe
platnosci
O Wydawnictwiestr Prenumeratastr Reklamastr Drukarniastr Kolportażstr Regulamin Usługstr Englishstr
© 2006-2012 Wydawnictwo SIGMA-NOT Sp. z o.o. Wszelkie prawa zastrzeżone
projekt, wykonanie, obsługa: Pragma Software