金屬氧化物半導體的案例
富含sp2-雜化碳的嵌段共聚物導向合成介孔金屬氧化物半導體傳感器材料
借助具有不同官能團（如硫醇、羧基、氨基等）的小分子配體作為“橋梁”，不僅能夠降低金屬氧化物的水解速率，而且能夠通過氫鍵和配位鍵提高親水PEO嵌段與金屬前驅體之間的相互作用。
圖2 配體輔助組裝策略合成介孔晶化金屬氧化物
除了借助小分子配體作為“橋梁”輔助嵌段共聚物與金屬前驅體的共組裝，低聚合度的可溶性酚醛樹脂（resol）能夠同時與sp2雜化碳嵌段共聚物的親水嵌段、金屬前驅體相互作用。為此，課題組提出策略三：Resol-輔助的共組裝策略，借助resol的交聯作用和強相互作用，實現resol、sp2雜化碳嵌段共聚物和金屬前驅體的三元共組裝。特別地，除去酚醛樹脂形成碳骨架后，可以在原有的介孔孔道中產生豐富的二級介孔結構，顯著提高材料的孔隙率。
以富含sp2雜化碳嵌段共聚物為基礎，通過巧妙的調控界面組裝環境、合成策略等能夠實現多種有序介孔金屬氧化物的合成，特別是介孔過渡金屬氧化物半導體。這類材料在氣體傳感領域展現出非常優異的傳感性能，課題組針對常見的環境有毒有害氣氛和重要待測組分進行了深入研究，并對其傳感作用機制進行了探討。
圖
3
sp2
雜化
碳嵌段共聚物
導向
合成的介孔金屬氧化物半導體傳感機制
（a）n-型介孔WO3半導體材料檢測3-羥基-2-丁酮的傳感機理；
（b）n-型介孔SnO2半導體材料檢測H2S氣體的傳感機理；
（c）p-型介孔CoOx/C半導體材料檢測H2的傳感機理；
（d）p-n型Pt/WO3異質結半導體材料檢測CO的傳感機理。
【展望】
文末，作者還展望了未來有序介孔金屬氧化物半導體材料的合成、設計及應用的潛在方向。
展開 MEMS氣體傳感器類型以及優勢
其中，具有代表性的基于金屬氧化物半導體敏感材料的氣體傳感器已廣泛應用于安全、環境、樓宇控制等領域的氣體檢測。
MEMS技術的進步，為氣體傳感器的集成化提供了堅實的基礎，毋庸置疑，基于MEMS的設計方案將成為未來氣體傳感器的主要發展方向之一。
目前，市場上以單晶硅材料為襯底，非硅材料為敏感層的MEMS氣體傳感器最為常見，今天工采網小編就給大家介紹一下市場上常見的MEMS氣體傳感器類型。
1、MEMS電導型氣敏傳感器
MEMS電導型氣敏傳感器的敏感材料是金屬氧化物半導體或導電聚合物，使用最多的金屬氧化物半導體是二氧化錫，其次是二氧化鈦、氧化鋅等。為提高氣敏傳感器靈敏度和選擇性，往往會向金屬氧化物中加入催化劑，如鉑、鈀等貴金屬或合適的金屬氧化物。
當敏感材料暴露于被測氣體中，氣體會與它們發生反應，引起電導率或電阻率的變化，產生的電信號經過信號處理后，輸出為可識別氣體成分或氣體濃度的信號。
MEMS金屬氧化物半導體氣敏傳感器采用微電子技術的成膜工藝在硅襯底上淀積金屬氧化物敏感層，利用敏感層下的電阻做加熱器，利用二極管做測溫元件，必要的信號電路和讀出電路也可以集成在同一硅芯片上。
MEMS微氣體傳感器的制作工藝如圖所示，其特點在于將加熱電極、絕緣層和測試電極一層一層依次堆積疊加在一起。
2、MEMS固體電解質氣敏傳感器
固體電解質氣敏傳感器有電流型和電壓型兩種，電流型的靈敏度高，測量范圍大，溫漂小。但它的輸出電流和敏感性能與電極尺寸關系密切。傳統的燒結體型器件難于控制電極尺寸，因而輸出的電流和敏感性能也難于控制。由于MEMS技術制作的器件電機尺寸精度高，因而MEMS固體電解質電流型氣敏傳感器性能優異。
展開 華虹半導體90nm BCD工藝實現規模量產！
1960年代，出現了適合生產數字功能電路的CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝，CMOS器件具有集成度高、功耗低、輸入阻抗高等優點，驅動邏輯門能力比其他器件強很多，也彌補了雙極器件的缺點。1970年代，出現了適合生產功率器件的DMOS（雙擴散金屬氧化物半導體）工藝，DMOS功率器件具有高壓、大電流的特點。
BCD工藝把Bipolar器件、CMOS器件、DMOS功率器件同時制作在同一芯片上，綜合了雙極器件高跨導、強負載驅動能力和CMOS集成度高、低功耗的優點，使其互相取長補短，發揮各自的優點；同時DMOS可以在開關模式下工作，功耗極低。不需要昂貴的封裝和冷卻系統就可以將大功率傳遞給負載。低功耗是BCD工藝的一個主要優點之一。BCD工藝可大幅降低功率耗損，提高系統性能，節省電路的封裝費用，并具有更好的可靠性。
經過35年的發展，BCD工藝已經從第一代的4微米發展到了第九代的0.11微米，線寬尺寸不斷減小的同時，也采用了更加先進的多層金屬布線系統，使得BCD工藝與純CMOS工藝發展差距縮小，目前的BCD工藝中的CMOS與純CMOS可完全兼容。另一方面，BCD工藝向著標準化模塊化發展，其基本工序標準化，混合工藝則由這些基本工序組合而成，設計人員可以根據各自的需要增減相應的工藝步驟。
BCD首創者-意法半導體
1987年6月，意大利SGS微電子（SGS Microelettronica，始于1957年）和法國湯姆森半導體（Thomson Semiconducteurs，始于1962年）合并成立了意法半導體（SGS-Thomson Microelectronics），1998年5月英文名稱更名為STMicroelectronics。
展開 華虹半導體90nm BCD工藝實現規模量產！
國產半導體廠商正在一步步追趕國際先進水平，日前華虹半導體宣布，該公司推出的90nm BCD工藝已經在華虹無錫12英寸生產線已實現規模量產。
華虹指出，90nm BCD工藝具備性能高、核心面積較小等優勢，擁有更佳的電性參數，并且得益于12英寸制程的穩定性，良率優異，為數字電源、數字音頻功放等芯片應用提供了更具競爭力的制造方案。
我們知道，目前臺積電的3納米都快試產了，一說到90納米，就認為是20年的工藝了，早已落后了。不過今天說的是90nm BCD工藝，這可不是常規工藝。這個工藝的重點是BCD——BIPOLAR-CMOS-DMOS，是ST意法半導體在80年代發明的功率芯片技術。能做到90納米已經可以擠進屬于世界先進行列了！
BCD是一種復雜的硅芯片制造工藝，每種BCD工藝都具備在同一顆芯片上成功整合三種不同制造技術的優點，包括用于高精度處理模擬信號的雙極晶體管，用于設計數字控制電路的CMOS（互補金屬氧化物半導體）和用于開發電源和高壓開關器件的DMOS（雙擴散金屬氧化物半導體）。
ST意法目前依然是全球領先的BCD工藝制造商，35年來生產了500萬片晶圓，售出400億顆芯片，僅2020年就售出近30億顆芯片，工藝發展了十代了，此前主要是350nm、180nm、110nm等，最新量產的十代工藝也是90nm BCD。
從這一點上來看，華虹的90nm BCD工藝確實是該領域的先進工藝，技術優勢明顯，而中芯國際等國內其他代工廠也在開發90nm BCD工藝，華虹的進度也是領先的。
什么是BCD？
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2021年中國車載CIS（互補金屬氧化物半導體圖像傳感器）行業概覽
～全篇完～
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傳感器的基礎知識
象SnO2金屬氧化物半導體氣敏材料，屬于N型半導體，在200~300℃溫度它吸附空氣中的氧，形成氧的負離子吸附，使半導體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。當遇到有能供給電子的可燃氣體（如CO等）時，原來吸附的氧脫附，而由可燃氣體以正離子狀態吸附在金屬氧化物半導體表面；氧脫附放出電子，可燃行氣體以正離子狀態吸附也要放出電子，從而使氧化物半導體導帶電子密度增加，電阻值下降。可燃性氣體不存在了，金屬氧化物半導體又會自動恢復氧的負離子吸附，使電阻值升高到初始狀態。這就是半導體氣敏元件檢測可燃氣體的基本原理。
目前國產的氣敏元件有2種。一種是直熱式，加熱絲和測量電極一同燒結在金屬氧化物半導體管芯內；旁熱式氣敏元件以陶瓷管為基底，管內穿加熱絲，管外側有兩個測量極，測量極之間為金屬氧化物氣敏材料，經高溫燒結而成。
氣敏元件的參數主要有加熱電壓、電流，測量回路電壓，靈敏度，響應時間，恢復時間，標定氣體（0.1%丁烷氣體）中電壓，負載電阻值等。QM-N5型氣敏元件適用于天然氣、煤氣、氫氣、烷類氣體、烯類氣體、汽油、煤油、乙炔、氨氣、煙霧等的檢測，屬于N型半導體元件。靈敏度較高，穩定性較好，響應和恢復時間短，市場上應用廣泛。QM-N5氣敏元件參數如下：標定氣體（0.1%丁烷氣體，最佳工作條件）中電壓≥2V,響應時間≤10S,恢復時間≤30S,最佳工作條件加熱電壓5V、測量回路電壓10V、負載電阻RL為2K,允許工作條件加熱電壓4.5~5.5V、測量回路電壓5~15V、負載電阻0.5~2.2K.下圖為氣敏元件的簡單測試電路（組成傳感器），電壓表指針變化越大，靈敏度越高；只要加一簡單電路可實現報警。常見的氣敏元件還有MQ-31（專用于檢測CO），QM-J1酒敏元件等。
四、力敏傳感器和力敏元件
力敏傳感器的種類甚多，傳統的測量方法是利用彈性材料的形變和位移來表示。
展開 電容器 | 一文詳解MOM、MIM和MOS及其區別
為了進一步提高電容值，MIM電容器通常由三塊板構成，其中兩層是標準制造工藝的金屬層（通常是最上層），中間是一個特殊金屬層。這種獨特的布局使MIM電容器能夠實現更高的電容密度，同時保持絕緣介電材料的穩定性能和低漏電優勢。
金屬-絕緣體-金屬電容器結構
金屬-絕緣體-金屬電容器的優勢
穩定的電容
單位面積電容高
良好的品質因數
良好的線性特性
金屬-絕緣體-金屬電容器的缺點
需要特殊工藝來創建掩膜層
成本更高
金屬-絕緣體-金屬電容器的應用
集成電路（IC）
存儲器模塊
RF和微波器件
光電探測器
什么是金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器？
金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器本質上是一種用作電容器的晶體管，其中柵極是電容器的上極板，漏極和源極連接構成下極板，而柵極的薄氧化層是絕緣層。MOS電容器本身并不是一種廣泛使用的器件，不過，它是MOS晶體管（金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱MOSFET）的組成部分。
MOS電容器的電容值取決于施加在柵極上的直流電壓。變化的電壓會改變柵極的耗盡區，從而改變介電屬性，進而改變電容。MOS電容器在本地電源去耦應用中尤其有用，在這種應用中，直流電壓保持恒定。
展開 科普 | 微處理器：50歲了！
就像這里展示的德州儀器晶體管（第一個商業銷售的此類硅器件）一樣，早期的晶體管是單獨的組件，裝在帶有尾線連接器的金屬罐中。工程師利用這些單獨的數字開關構建電路。
集成電路
德州儀器的第一個固體電路芯片使用flying gold連接組件。圖片來源：Mark Richards/計算機歷史博物館
第一個集成電路將多個晶體管聚集在一塊鍺上，使用了所謂的flying gold。德州儀器的 Jack Kilby 于 1958 年建造了該電路。業界很快將用在同一平面內包含電觸點的扁平集成電路取代這種設計。
金屬氧化物半導體晶體管
第一個商用金屬氧化物半導體集成電路使用了 120 個晶體管。圖片來源：通用微電子公司 (GMe)/計算機歷史博物館
我們今天所知的微處理器的另一個關鍵成分——也是英特爾第一款微處理器的關鍵要素——是金屬氧化物半導體晶體管配方。
展開 電容器 | 一文詳解MOM、MIM和MOS及其區別
金屬-絕緣體-金屬電容器的優勢
穩定的電容
單位面積電容高
良好的品質因數
良好的線性特性
金屬-絕緣體-金屬電容器的缺點
需要特殊工藝來創建掩膜層
成本更高
金屬-絕緣體-金屬電容器的應用
集成電路（IC）
存儲器模塊
RF和微波器件
光電探測器
什么是金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器？
金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器本質上是一種用作電容器的晶體管，其中柵極是電容器的上極板，漏極和源極連接構成下極板，而柵極的薄氧化層是絕緣層。MOS電容器本身并不是一種廣泛使用的器件，不過，它是MOS晶體管（金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱MOSFET）的組成部分。
MOS電容器的電容值取決于施加在柵極上的直流電壓。變化的電壓會改變柵極的耗盡區，從而改變介電屬性，進而改變電容。MOS電容器在本地電源去耦應用中尤其有用，在這種應用中，直流電壓保持恒定。
金屬-氧化物-半導體電容器的優勢
與MIM電容器相比，單位面積電容更高
柵極絕緣體（SiO2）更薄
金屬-氧化物-半導體電容器的缺點
電容變化顯著，限制了其工作電壓范圍
下極板的寄生電阻會影響性能
金屬-氧化物-半導體電容器的應用
IC
模擬電路
電壓參考電路
可調濾波器
MOM、MIM和MOS比較
利用仿真提取電容
MOM電容器是一種復雜的結構，其體積相當大，由許多超薄 “手指” 結構組成。這些電容器極易受到布局相關效應（LDE）的影響而變形。因此，必須對LDE進行精確建模，以確保計算出MOM電容器的準確模型。
展開 應用在充電器領域中的中高壓MOS管
MOSFET金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱金氧半場效晶體管。mos管的工作原理是金屬氧化物半導體場效應晶體管（簡稱mos管），它是利用絕緣柵極下的p型區與源漏之間的擴散電流和電場在垂直方向上的不同導電特性來工作的。
MOS管的source（源極）和drain（漏極）是可以對調的，他們都是在P型backgate中形成的N型區。在多數情況下，這個兩個區是一樣的，即使兩端對調也不會影響器件的性能。這樣的器件被認為是對稱的。場效應管分為PMOS管（P溝道型）和NMOS（N溝道型）管，屬于絕緣柵場效應管。
MOS管特點是：
1. 柵極電壓很低，一般在幾伏到幾十伏之間；
2. 源漏電阻很大，一般都在幾百千歐以上；
3. 電流極小或為0，所以稱為"零電阻"，即對信號幾乎不產生任何影響；
4. 工作溫度范圍很寬，從-55°C至+150°C左右。
5. 放大倍數大、噪聲小、功耗低等優良性能。
推薦由工采網代理的一款來自臺灣美祿的MOS管，中高壓MOS管 - MPD04N65，不同的封裝尺寸MOS管具有不同的熱阻和耗散功率，需要考慮系統的散熱條件和環境溫度（如是否有風冷、散熱器的形狀和大小限制、環境是否封閉等因素），基本原則就是：在保證功率MOS管的溫升和系統效率的前提下，選取參數和封裝更通用的功率MOS管。
中高壓MOS管 - MPD04N65的特性：
650V, 4A, RDS (ON)(Max.)= 2.7Ω@VGS = 10V.
低Crss
快速交換
100%雪崩測試
臺灣美祿在MOS管領域頗有建樹，技術以及產品方面已經很完善，如果想了解更多MOS管的技術資料，歡迎致電聯系：133 9280 5792(微信同號)
展開 半導體 | 華虹半導體12吋90納米BCD實現規模量產
BCD（Bipolar-CMOS-DMOS）技術是一種單片集成工藝技術，能夠在同一芯片上制作Bipolar、CMOS和DMOS器件，1985年由意法半導體率先研制成功。隨著集成電路工藝的進一步發展，BCD工藝已經成為PIC的主流制造技術。
圖片來源：ST官網
1950年代出現了適合生產模擬功能器件的雙極（Bipolar）工藝，雙極器件一般用于功率稍大的電路中，具有截止頻率高、驅動能力大、速度快、噪聲低等優點，但其集成度低、體積大、功耗大。1960年代，出現了適合生產數字功能電路的CMOS（互補金屬氧化物半導體）工藝，CMOS器件具有集成度高、功耗低、輸入阻抗高等優點，驅動邏輯門能力比其他器件強很多，也彌補了雙極器件的缺點。1970年代，出現了適合生產功率器件的DMOS（雙擴散金屬氧化物半導體）工藝，DMOS功率器件具有高壓、大電流的特點。
BCD工藝把Bipolar器件、CMOS器件、DMOS功率器件同時制作在同一芯片上，綜合了雙極器件高跨導、強負載驅動能力和CMOS集成度高、低功耗的優點，使其互相取長補短，發揮各自的優點；同時DMOS可以在開關模式下工作，功耗極低。不需要昂貴的封裝和冷卻系統就可以將大功率傳遞給負載。低功耗是BCD工藝的一個主要優點之一。BCD工藝可大幅降低功率耗損，提高系統性能，節省電路的封裝費用，并具有更好的可靠性。
經過35年的發展，BCD工藝已經從第一代的4微米發展到了第九代的0.11微米，線寬尺寸不斷減小的同時，也采用了更加先進的多層金屬布線系統，使得BCD工藝與純CMOS工藝發展差距縮小，目前的BCD工藝中的CMOS與純CMOS可完全兼容。
展開 
氣體傳感器的特性及分類
2主要原理及分類
通常以氣敏特性來分類，主要可分為：半導體型氣體傳感器、電化學型氣體傳感器、固體電解質氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、光化學型氣體傳感器、高分子氣體傳感器等。
2.1半導體氣體傳感器
半導體氣體傳感器是采用金屬氧化物或金屬半導體氧化物材料做成的元件，與氣體相互作用時產生表面吸附或反應，引起以載流子運動為特征的電導率或伏安特性或表面電位變化。這些都是由材料的半導體性質決定的。
自從1962年半導體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器問世以來.半導體氣體傳感器已經成為當前應用最普遍、最具有實用價值的一類氣體傳感器，根據其氣敏機制可以分為電阻式和非電阻式兩種。
電阻式半導體氣體傳感器主要是指半導體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器，是一種用金屬氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnOFe203，Ti02等)制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。氣味分子在薄膜表面進行還原反應以引起傳感器傳導率的變化。為了消除氣味分子還必須發生一次氧化反應。傳感器內的加熱器有助于氧化反應進程。它具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優點。不足之處是必須工作于高溫下、對氣味或氣體的選擇性差、元件參數分散、穩定性不夠理想、功率要求高.當探測氣體中混有硫化物時，容易中毒。
現在除了傳統的SnO，Sn02和Fe203三大類外，又研究開發了一批新型材料，包括單一金屬氧化物材料、復合金屬氧化物材料以及混合金屬氧化物材料。這些新型材料的研究和開發，大大提高了氣體傳感器的特性和應用范圍。另外，通過在半導體內添加Pt，Pd，Ir等貴金屬能有效地提高元件的靈敏度和響應時間。它能降低被測氣體的化學吸附的活化能，因而可以提高其靈敏度和加快反應速度。催化劑不同，導致有利于不同的吸附試樣，從而具有選擇性。
展開 5nm以后的晶體管選擇
如果'n'等于'm'，或者'n'和'm'的差值是三的整數倍,則CNT表現為金屬，否則它表現為半導體。
2、令人難以置信的流動性
因為SWCNT能夠表現為金屬或半導體，所以擁有對稱傳導（symmetric conduction）和承載大電流的能力，這就使得它們具有很強的電子應用潛力，由于沿CNT軸的低散射率，沿CNT長度的電子和空穴具有很高的電流密度。數據顯示，CNT可以承載大約10 A / nm^ 2的電流，而標準金屬線的載流能力僅為10 nA / nm^ 2。
3、出色的散熱性
熱管理是電子設備性能的重要參數。碳納米管（CNT）是眾所周知的納米材料，擁有出色的散熱性能。此外，與硅相比，它們對I-V特性的溫度升高影響較小。
晶體管應用中的CNT：CNFET
碳納米管的帶隙可以通過其手性（chirality）和直徑改變，因此可以使碳納米管表現得像半導體。半導體CNT可以是納米級晶體管器件溝道材料的有利候選者，因為它提供了遠超傳統硅MOSFET的許多優點。碳納米管傳導熱量類似于鉆石或藍寶石。此外，與硅基器件相比，它們的切換更可靠，功耗更低。
此外，CNFETS的跨導率（trans-conductance）比其對應物（counterpart）高四倍。CNT可與High-K材料集成，從而為通道提供良好的柵極控制。由于遷移率增加，CNFET的載流子速度是MOSFET的兩倍。在相同的晶體管尺寸下，N型和P型CNFET的載流子遷移率類似。但在CMOS中，因為遷移率值不同，PMOS（P型金屬氧化物半導體）晶體管尺寸大約是NMOS（N型金屬氧化物半導體）晶體管的2.5倍。
CNTFET的制造是一項非常具有挑戰性的任務，因為它需要精確和準確的方法。
展開 華北理工《JMST》封面：全釩液流電池金屬和金屬氧化物催化劑進展
金屬催化劑具有優異的電導率和高催化活性。大多數金屬氧化物催化劑是過渡金屬氧化物，具有豐富的價鍵，而且成本低廉。
本文亮點
綜述了近年來釩電池中金屬和金屬氧化物催化劑的研究進展。
對金屬和金屬氧化物催化劑進行了分類，并研究了它們的催化性能。
分析并比較了不同的催化劑的催化性能和催化機理。
圖文解析
釩電池碳基電極因其存在電化學活性低的問題，可采用在電極表面引入催化劑的方法來提高電極的電化學活性。本文對引入的催化劑從金屬和金屬氧化物兩個方面進行了分類，并對其催化機理和催化性能進行了研究。
總結與展望
發展低成本、高導電性、高催化活性和高穩定性的集成電極。
除了常用的水熱、酸處理等電極改性方法外，發展一些其他的電極改性方法如微波處理等。
含氧官能團可以提高金屬催化劑的穩定性，與金屬有協同作用。可以在引入金屬催化劑的同時引入含氧官能團。
展開 一種硫醇/胺方法將金屬氧化物轉換為器件級金屬硫屬化物
利用分子前驅體溶液制備金屬硫屬化物薄膜在器件領域具有廣泛的應用前景。中國科技大學材料科學與工程學院陳濤和朱長飛課題組利用巰基乙醇和乙醇胺這種新型硫醇/胺溶劑，溶解很多價格便宜的金屬氧化物和氫氧化物，如Cu2O、ZnO、SnO、In(OH)3、GeO2、Cd(OH)2、MnO、PbO、Bi2O3、Sb2O3。通過添加硫脲和硒粉作為硫源和硒源后可以制得相應的二元金屬硫化物、硒化物。研究成果近期發表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9376-7。
圖1. 金屬氧化物（氫氧化物）溶解于巰基乙醇/乙醇胺
此方法還可用來制備純物相的帶隙可調的三元CuSbSe2?
x
S
x
和四元Cu2ZnSnSe4。用這種方法合成的Sb2S3平面異質結太陽電池光電轉化效率可高達到4.39%。
這項研究提供了一種制備二元、三元、四元器件級金屬硫屬化物薄膜的普適性方法。
來源：中國科學材料
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