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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 9/2020

17.03.2020

Effect of growth and electrical properties of TiOx films on microbolometer design

verfasst von: Isha Yadav, Surbhi Jain, S. S. Lamba, Monika Tomar, Sudha Gupta, Vinay Gupta, K. K. Jain, Shankar Dutta, Ratnamala Chatterjee

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 9/2020

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Abstract

This paper presents the feasibility of non-stoichiometric TiOx thin films as an active material for bolometer application. The TiOx films have been deposited on glass substrate by DC sputtering with oxygen flow rate of 0.1–0.7 sccm at room temperature and their electrical properties have been studied. The TiOx films were found to be amorphous with dense and smooth surface morphology. The thickness of the films was found to decrease from 150 to 30 nm with an increase in oxygen flow rate. The TiOx film corresponding to 0.7 sccm showed maximum temperature coefficient of resistivity of 0.72%/°C. Performance of TiOx-based bolometer pixel (pitch: 56 μm) is simulated using the electrical characteristics of the deposited films. The TiOx film corresponding to the 0.7 sccm O2 flow rate displayed thermal conductance of 2.95 × 10–7 W/K along with a maximum Figure of Merit of 2.45 × 106 and a time constant of 8.2 ms. The Noise equivalent temperature difference of the bolometer structure is estimated (~ 107 mK).

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Literatur
2.
Zurück zum Zitat J.L. Tissot, C. Trouilleau, A. Crastes, O. Legras, Infrared Phys. Tech. 49, 187–191 (2007)CrossRef J.L. Tissot, C. Trouilleau, A. Crastes, O. Legras, Infrared Phys. Tech. 49, 187–191 (2007)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat M. Vollmer, K.P. Mollmann, Infrared Thermal Imaging, Fundamentals, Research and Applications, 2nd edn. (Wiley VCH, Verlag GmbH & Co, KGaA, Weinheim, 2017)CrossRef M. Vollmer, K.P. Mollmann, Infrared Thermal Imaging, Fundamentals, Research and Applications, 2nd edn. (Wiley VCH, Verlag GmbH & Co, KGaA, Weinheim, 2017)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat O. Rogalski, Optoelec. Rev. 20, 279–308 (2012) O. Rogalski, Optoelec. Rev. 20, 279–308 (2012)
7.
Zurück zum Zitat A. Tanaka, S. Matsumoto, N. Tsukamoto, S. Itoh, K. Chiba, T. Endoh, A. Nakazato, K. Okuyama, Y. Kumazawa, M. Hijikawa, H. Gotoh, T. Tanaka, N. Teranishi, IEEE Trans. Electron. Dev. 43, 1844–1850 (1996)CrossRef A. Tanaka, S. Matsumoto, N. Tsukamoto, S. Itoh, K. Chiba, T. Endoh, A. Nakazato, K. Okuyama, Y. Kumazawa, M. Hijikawa, H. Gotoh, T. Tanaka, N. Teranishi, IEEE Trans. Electron. Dev. 43, 1844–1850 (1996)CrossRef
8.
Zurück zum Zitat R.S. Saxena, R.K. Bhan, C.R. Jalwania, K. Khurana, IEEE Sens. 8, 1801–1804 (2008)CrossRef R.S. Saxena, R.K. Bhan, C.R. Jalwania, K. Khurana, IEEE Sens. 8, 1801–1804 (2008)CrossRef
9.
Zurück zum Zitat R.S. Saxena, R.K. Bhan, C.R. Jalwania, P.S. Rana, S.K. Lomash, Sens. Actuator A 141, 359–366 (2008)CrossRef R.S. Saxena, R.K. Bhan, C.R. Jalwania, P.S. Rana, S.K. Lomash, Sens. Actuator A 141, 359–366 (2008)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat R.A. Wood, Uncooled infrared imaging systems, in Semicond. and Semimetals, ch. 3, vol. 47, ed. by D.D. Skatrud, P.W. Kruse (Academic Press, San Diego, 1997) R.A. Wood, Uncooled infrared imaging systems, in Semicond. and Semimetals, ch. 3, vol. 47, ed. by D.D. Skatrud, P.W. Kruse (Academic Press, San Diego, 1997)
11.
Zurück zum Zitat N. Fieldhouse, S.M. Pursel, M.W. Horn, S.S.N. Bharadwaja, J. Phys. D 42, 055408 (2009)CrossRef N. Fieldhouse, S.M. Pursel, M.W. Horn, S.S.N. Bharadwaja, J. Phys. D 42, 055408 (2009)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat P.D. Raj, S. Gupta, M. Sridharan, J. Mater. Sci. 27, 7494–7500 (2016) P.D. Raj, S. Gupta, M. Sridharan, J. Mater. Sci. 27, 7494–7500 (2016)
14.
Zurück zum Zitat B. Wang, J. Lai, H. Li, H. Hu, S. Chen, Infrared Phys. Tech. 57, 8–13 (2013)CrossRef B. Wang, J. Lai, H. Li, H. Hu, S. Chen, Infrared Phys. Tech. 57, 8–13 (2013)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat M.F. Zia, M.A. Rahman, M. Alduraibi, B. Ilahi, E. Awad, S. Majzoub, J. Electron. Mater. 46, 5978–5985 (2017)CrossRef M.F. Zia, M.A. Rahman, M. Alduraibi, B. Ilahi, E. Awad, S. Majzoub, J. Electron. Mater. 46, 5978–5985 (2017)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat M. Soltani, S.T. Bah, R. Karmouch, M. Gaidi, R. Vallée, J. Mater. Sci. 30, 20043–20049 (2019) M. Soltani, S.T. Bah, R. Karmouch, M. Gaidi, R. Vallée, J. Mater. Sci. 30, 20043–20049 (2019)
17.
Zurück zum Zitat VYu Zerov, Y.V. Kulikov, V.G. Malyarov, I.A. Khrebtov, I.I. Shaganov, E.B. Shadri, Tech. Phys. Lett. 27, 378–380 (2001)CrossRef VYu Zerov, Y.V. Kulikov, V.G. Malyarov, I.A. Khrebtov, I.I. Shaganov, E.B. Shadri, Tech. Phys. Lett. 27, 378–380 (2001)CrossRef
18.
Zurück zum Zitat W. Zhou, X.F. Xu, C. Ouyang, J. Wu, Y.Q. Gao, Z. Huang, J. Mater. Sci. 25, 1959–1964 (2014) W. Zhou, X.F. Xu, C. Ouyang, J. Wu, Y.Q. Gao, Z. Huang, J. Mater. Sci. 25, 1959–1964 (2014)
19.
Zurück zum Zitat S. Vadnala, P. Pal, S. Asthana, J. Mater. Sci. 27, 6156–6165 (2016) S. Vadnala, P. Pal, S. Asthana, J. Mater. Sci. 27, 6156–6165 (2016)
20.
21.
Zurück zum Zitat S. Gupta, A. Katiyar, R.K. Bhan, R. Muralidharan, Def. Sci. J. 63, 581–588 (2013)CrossRef S. Gupta, A. Katiyar, R.K. Bhan, R. Muralidharan, Def. Sci. J. 63, 581–588 (2013)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat C. Shin, D. Pham, J. Park, S. Kim, Y.J.J. LeeYi, Infrared Phys. Tech. 96, 84–88 (2019)CrossRef C. Shin, D. Pham, J. Park, S. Kim, Y.J.J. LeeYi, Infrared Phys. Tech. 96, 84–88 (2019)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat D.S. Kim, I.W. Kwon, Y.S. Lee, H.C. Lee, Infrared Phys. Tech. 54, 10–12 (2011)CrossRef D.S. Kim, I.W. Kwon, Y.S. Lee, H.C. Lee, Infrared Phys. Tech. 54, 10–12 (2011)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat M.L. Hai, Q. Cheng, M. Hesan, C. Qu, E.C. Kinzel, M. Almasri, Infrared Phys. Tech. 95, 227–235 (2018)CrossRef M.L. Hai, Q. Cheng, M. Hesan, C. Qu, E.C. Kinzel, M. Almasri, Infrared Phys. Tech. 95, 227–235 (2018)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat Y.E. Kesim, E. Battal, M.Y. Tanrikulu, A.K. Okyay, Infrared Phys. Tech. 67, 245–249 (2014)CrossRef Y.E. Kesim, E. Battal, M.Y. Tanrikulu, A.K. Okyay, Infrared Phys. Tech. 67, 245–249 (2014)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat J.E. Sanchez, G. González, G.V. Reveles, J.J.V. Salazar, L.B. Diaz, J.M.G. Hernández, M.J. Yacaman, A. Ponce, F.J. González, Infrared Phys. Tech. 81, 266–270 (2017)CrossRef J.E. Sanchez, G. González, G.V. Reveles, J.J.V. Salazar, L.B. Diaz, J.M.G. Hernández, M.J. Yacaman, A. Ponce, F.J. González, Infrared Phys. Tech. 81, 266–270 (2017)CrossRef
27.
28.
Zurück zum Zitat Y. Ju, M. Wang, Y. Wang, S. Wang, C. Fu, Adv. Cond. Matter Phys. 2013, 365475 (2013) Y. Ju, M. Wang, Y. Wang, S. Wang, C. Fu, Adv. Cond. Matter Phys. 2013, 365475 (2013)
29.
30.
Zurück zum Zitat S. Dutta, A. Pandey, K.K. Jain, J. Alloy Compds. 696, 376–381 (2017)CrossRef S. Dutta, A. Pandey, K.K. Jain, J. Alloy Compds. 696, 376–381 (2017)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat S. Dutta, A. Pandey, O.P. Thakur, R. Pal, J. Vac. Sci. Tech. A 33, 021507 (2015)CrossRef S. Dutta, A. Pandey, O.P. Thakur, R. Pal, J. Vac. Sci. Tech. A 33, 021507 (2015)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat Y. Huang, G. Pandraud, P.M. Sarro, J. Vaccum Sci. Technol. A 31, 01A148 (2013)CrossRef Y. Huang, G. Pandraud, P.M. Sarro, J. Vaccum Sci. Technol. A 31, 01A148 (2013)CrossRef
33.
34.
35.
Zurück zum Zitat Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, Y.B. Shin, H.C. Lee, P.S. Reddy, Mater. Sci. Semicond. Proc. 32, 107–116 (2015)CrossRef Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, Y.B. Shin, H.C. Lee, P.S. Reddy, Mater. Sci. Semicond. Proc. 32, 107–116 (2015)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, Y.B. Shin, H.C. Lee, J. Appl. Phys. D 48, 355104 (2015)CrossRef Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, Y.B. Shin, H.C. Lee, J. Appl. Phys. D 48, 355104 (2015)CrossRef
37.
Zurück zum Zitat Y.B. Shinn, Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, H.C. Lee, J. Phys. Chem. Solids 91, 128–135 (2016)CrossRef Y.B. Shinn, Y.A.K. Reddy, I.K. Kang, H.C. Lee, J. Phys. Chem. Solids 91, 128–135 (2016)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat D. Gokcen, O. Şentürk, E. Karaca, N.O. Pekmes, K. Pekmez, J. Mater. Sci. 30, 5733–5743 (2019) D. Gokcen, O. Şentürk, E. Karaca, N.O. Pekmes, K. Pekmez, J. Mater. Sci. 30, 5733–5743 (2019)
39.
Zurück zum Zitat W. Li, Z. Sun, D. Tian, I.P. Nevirkovets, S.X. Dou, J. Appl. Phys. 116, 033911 (2014)CrossRef W. Li, Z. Sun, D. Tian, I.P. Nevirkovets, S.X. Dou, J. Appl. Phys. 116, 033911 (2014)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat R.K. Bhan, R. Saxena, C.R. Jalwania, S.K. Lomash, Def. Sci. J. 59, 580–589 (2009)CrossRef R.K. Bhan, R. Saxena, C.R. Jalwania, S.K. Lomash, Def. Sci. J. 59, 580–589 (2009)CrossRef
42.
Zurück zum Zitat F. Niklaus, A. Decharat, C. Jansson, G. Stemme, Infrared Phys. Tech. 51, 168–177 (2008)CrossRef F. Niklaus, A. Decharat, C. Jansson, G. Stemme, Infrared Phys. Tech. 51, 168–177 (2008)CrossRef
Metadaten
Titel
Effect of growth and electrical properties of TiOx films on microbolometer design
verfasst von
Isha Yadav
Surbhi Jain
S. S. Lamba
Monika Tomar
Sudha Gupta
Vinay Gupta
K. K. Jain
Shankar Dutta
Ratnamala Chatterjee
Publikationsdatum
17.03.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 9/2020
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-020-03223-y

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