纳米硅/单晶硅异质结MOSFETs压/磁多功能传感器研究

2009-8  

黑龙江大学出版社有限责任公司  

赵晓锋  

246  

200000  

　　随着科学技术的飞速发展，在航空航天、环境监测、工业生产、医学、军事等领域，经常需要对压力、磁场、温度、湿度、加速度和流速等多个参数进行同时测量。因此，针对环境适应性、体积、成本和功能的限定，传感器的小型化、多功能化、集成化和一体化受到了广泛关注。本书对采用CMOS工艺和MEMS技术设计、制作以纳米硅／单晶硅异质结为源极（S）和漏极（D）的MOSFETS压／磁多功能传感器进行了理论和实验研究。　　本书第l章综述多功能传感器、MOSFET压力传感器、MOSFlET磁传感器和纳米硅／单晶硅异质结国内外研究现状，在此基础上，开展了MOSFETs压／磁多功能传感器理论和实验研究；第2章介绍纳米硅薄膜制备，通过拉曼光谱（Raman spec—troscopy）、x射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对纳米硅薄膜微结构进行研究；第3章提出MOSFETs压／磁多功能传感器基本理论模型，对MOSFETs 压／磁多功能传感器在外加压力P=0、外加磁场B=0，外加压力p≠0、外加磁场B=0，外加压力P=0、外加磁场B≠0，外加压力P≠0、外加磁场B≠0等四种情况进行理论分析；第4章给出纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器压敏结构设计和电源激励方式。

本书在温殿忠教授提出的JFET压／磁电效应基本理论基础上，给出MOSFETs压／磁多功能传感器在外加压力P≠O、外加磁场B=O；外加压力P≠O、外加磁场B=O；外加压力P≠O、外加磁场8≠O；外加压力P≠O、外加磁场B≠O四种情况下的基本理论分析。采用CMOS工艺和MEMS技术设计、制作以纳米硅／单晶硅异质结为源极(S)和漏极(D)的MOSFETs压／磁多功能传感器。本书设计、制作的纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器能够完成压力和磁场的检测，具有良好的压敏特性和磁敏特性，可实现压／磁检测的集成化和一体化，对传感器的小型化、多功能化、集成化和一体化发展具有重要意义。

赵晓锋，男，黑龙江省兰西县人，工学博士，黑龙江大学电子工程学院副教授，硕士研究生导师。参加国家自然科学基金项目1项，承担黑龙江省教育厅项目1项，承担并完成黑龙江省电子工程重点实验室项目、黑龙江大学青年科学基金项目、黑龙江大学教改项目各1项。在SCl、El等学

第1章 绪论 1.1 引言 1.2 多功能传感器研究现状 1.3 MOSFET压力传感器研究现状 1.4 MOSFET磁传感器研究现状 1.5 纳米硅／单晶硅异质结研究现状 1.6 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器研究目的和意义 1.7 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器研究的主要内容第2章 纳米硅薄膜制备及表征研究 2.1 纳米硅薄膜 2.2 PECVD制备多晶硅薄膜 2.3 LPCVD制备纳米硅薄膜 2.4 小结第3章 MOSFETs压／磁多功能传感器理论分析 3.1 MOSFETs压／磁多功能传感器理论模型 3.2 MOSFETs压／磁多功能传感器理论分析 3.3 小结第4章 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器压敏结构设计和电源激励方式 4.1 半导体材料压阻效应基本理论 4.2 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器压敏结构设计 4.3 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器压敏结构电源激励方式 4.4 小结第5章 纳米石圭／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器磁敏结构设计和工作原理 5.1 霍尔效应 5.2 纳米硅／单晶硅异质结p—MOSFET Hall器件基本结构及工作原理 5.3 纳米硅／单晶硅异质结P—MOSFET Hall器件串联输出结构及工作原理 5.4 小结第6章 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器基本结构与制作工艺 6.1 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器基本结构 6.2 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器制作工艺 6.3 小结第7章 实验结果与讨论 7.1 纳米多晶硅薄膜压阻特性 7.2 纳米硅／单晶硅异质结p-MOSFET特性 7.3 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器压敏特性 7.4 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器磁敏特性 7.5 纳米硅／单晶硅异质结MOSFETs压／磁多功能传感器压／磁特性 7.6 小结第8章 结论参考文献

　　第1章 绪论　　1.2 多功能传感器研究现状　　随着传感器及微加工技术的发展，人们可以在同一衬底材料上制作几种敏感元器件，制成能够检测多个参量的集成化多功能传感器。多功能传感器主要有以下几种不同的工作原理及结构形式：几种不同的敏感元器件制作在同一个硅片上，制成集成化多功能传感器，该种传感器集成度高、体积小，各个敏感元器件的工作氛围相同，容易实现补偿和校正，这是多功能传感器发展的一个方向；几种不同的敏感元器件组合在一起形成一个传感器，可以同时测量几个参数，各敏感元器件是独立的，如将测量温度和测量湿度敏感元件组合在一起，构成温湿度多功能传感器；用同一个敏感元器件的不同效应，得到不同的信息，如将线圈作为敏感元件，在具有不同磁导率或介电常数物质的作用下，表现出不同的电容和电感。同一个敏感元件在不同激励下表现出不同特性，例如传感器施加不同的激励电压、电流，在不同温度下，其特性不同，有时可相当于几个不同的传感器。有的多功能传感器检测出的几个信息混在一起，需要用信号处理的方法将各种信息进行分离。

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