走向高温MEMS:在薄多层Pt-Rh/Zr薄膜中进行两步化抑制再结晶
Georgii A Pleshakov1, Ivan A Kalinin1,2, Alexey V Ivanov1,3
1Department of Materials Science, Lomonosov Moscow State University, 1, Bld. 73 Leninskie Gory, Moscow 119991, Russia.
Micromachines
|November 25, 2023
概括
-/ (Pt-Rh/Zr) 薄膜的两步化提高了高温稳定性. 这种方法产生具有较小粒度的均薄膜,非常适合在500°C以上运行的微电子设备.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 薄膜技术 薄膜技术
- 微电子工程 微电子工程
背景情况:
- 基于的薄膜对于高温微电子 (>500°C) 是至关重要的.
- 包括ZrO2等耐火氧化物,通过阻碍在粒边界的Pt原子移动性来增强热稳定性.
- 化条件对多相Pt-氧化物系统的影响仍未得到充分研究.
研究的目的:
- 为了研究两步化对Pt-Rh/Zr多层薄膜的影响.
- 为了比较两步和传统的同热,以改善薄膜形态和稳定性.
- 为了优化高温微电子应用的回火协议.
主要方法:
- 制造250纳米厚的Pt-Rh/Zr多层薄膜.
- 两步火协议:初始低温 (450°C),然后是高温 (800-1000°C).
- 使用X射线衍射 (XRD),扫描电子显微镜 (SEM) 和能量分散式X射线光谱 (EDS) 的表征.
主要成果:
- 两步化产生了均的Pt-Rh/Zr薄膜,没有空隙或,与异热化不同.
- 氧化发生在第一个回火阶段 (450°C).
- 在高温 (800-1000°C) 下观察到Pt-Rh合金的再结晶.
- 在两步炼的Pt-Rh/Zr薄膜呈现出较小的粒度 (60 ± 27 nm) 和<111>纹理,提高了高温稳定性.
- 在450/900°C的两步化后,获得了17 × 10^-6 Ω·m的电阻.
结论:
- 在生产稳定,均的Pt-Rh/Zr薄膜方面,两步化优于异热化.
- 优化的回火协议使薄膜MEMS设备的制造能够满足高温环境的要求.
- 这种方法适用于在500°C以上运行的基于微热器的气体传感器等设备.
