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content/DIY半導体.md

@@ -54,7 +54,7 @@ https://web.archive.org/web/20121027074518/http://groups.yahoo.com/group/home_tr
 
 ### その他、エクストリームDIY
 
-#### Nyle Steiner
+#### [[Nyle Steiner]]
 
 http://www.sparkbangbuzz.com/  
 

content/Homemade Thin-Film Transistor Experiments.md

@@ -186,4 +186,39 @@ AlPO前駆体溶液を作る手順は以下の通り。
 - 85％リン酸を3滴（1ミリリットル当たり24滴のピペットから）加える。 
 - 溶液が透明になるまで攪拌
 
-上記の手順で作られた前駆体溶液は、焼成後にAlPO薄膜を作ると思うが、埃のため、実際に機能することを実証できる薄膜はまだできていない。 しかし、実験を記録するという観点から、とりあえず手順を記録しておく。手順の最初の部分 は、Mohamed N. Rahaman著「Ceramic Processing and Sintering」の5.6.1節に記載されている情報に基づいている。手順の後半は、Stephen T. Meyersらによる論文「SolutionProcessed Aluminum Oxide Phosphate ThinFilm Dielectrics」に基づいています。 スティーブン・T・マイヤーズの学位論文「Aqueous Chemistries for Oxide Electronics」がオレ ゴン州立大学のScholarsArchiveに掲載されている。この論文には多くの有益な情報が含まれ ている可能性が高いが（入手に費用はかからない）、この論文へのアクセスは2009年9月22 日まで制限されている。
+上記の手順で作られた前駆体溶液は、焼成後にAlPO薄膜を作ると思うが、埃のため、実際に機能することを実証できる薄膜はまだできていない。 しかし、実験を記録するという観点から、とりあえず手順を記録しておく。手順の最初の部分 は、Mohamed N. Rahaman著「Ceramic Processing and Sintering」の5.6.1節に記載されている情報に基づいている。
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+手順の後半は、Stephen T. Meyersらによる論文「Solution Processed Aluminum Oxide Phosphate Thin-Film Dielectrics」に基づいている。Stephen T. Meyersの学位論文「Aqueous Chemistries for Oxide Electronics」がオレゴン州立大学のScholars Archiveに掲載されている。この論文には多くの有益な情報が含まれ ている可能性が高いが（入手に費用はかからない）、この論文へのアクセスは2009年9月22 日まで制限されている。
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+水酸化アルミニウムがあれば、それをイソプロポキシドアルミニウムのモル当量に置き換えて、手順の最初のセクションを完全に省略することができる（塩酸に直接加えるだけでよい ）。その場合、もっと長い時間撹拌しなければならないかもしれない。ダストの問題に合理的に対処する方法を決め、最終的にどのようなものであれ実用的なバージョンを組み立てるまでは、液体誘電体をベースにしたデバイスを改良してみることにした 。幸いなことに、ある程度の成功を収めることができた。
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+### 液体誘電体デバイスの改良
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+エピソードIで文書化されたデバイスは、最良の場合のオン/オフ電流比が約8対1であった 。その後、測定された最良のデバイスは、オン/オフ電流比が60対1であった。さらに重要なことに、1.5Vのゲート・バイアスを中心に±1.5Vの信号で測定した場合、約3の小信号電圧利得も示した。これらのデバイスは現在も、そしてこれからも、極めて低速であ る。また、その特性は時間とともに変化する。しかし、次のセクションで説明するように、 非安定マルチバイブレーターを構成するには十分である。 さまざまな変更を加えてきたので、どれが本当に重要な変更で、どれが主に外観的な変更なのかを知るのは、多くの追加実験をしない限り難しい。
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+私が絶対に重要だと確信している変更は、新しい誘電体である。その他の変更点としては、純粋な酸化亜鉛薄膜の代わりに酸化亜鉛スズ薄膜を使用したこと、前駆体溶液をスライドの周りに広げるだけでなくスピン・コーティングを行ったこと、デバイスをより簡単に構成し、より安定させることを目的とした構成プロセスの変更などがある。厳密な手作業による製造プロセスによって生じるばらつき や、誘電体が常に変化する液体であるという事実のために、決定的な実験を設定するのは難 しい。液体誘電体の変化は、おそらく大気中の酸素、蒸発、ウィッキングと蒸発による誘電体の形状の変化、そして薄膜と誘電体の両方に対する電気分解の影響に起因すると考えられ る。
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+より優れた液状誘電体は、Devconの "2トン・クリア・エポキシ"の成分の一つである。このエポキシは、2つの異なる成分を含む単一のディスペンサーに入っている。1つは無色透明で、もう1つは透明でわずかに黄色です。良好な誘電体を作るのは、わずかに黄色い成分だ。 これが硬化成分だと思うのだが、どの成分がどの成分なのかはパッケージには記載されていないので、絶対的な確信はない。他のエポキシの硬化成分はまだ試したことがないが、透明なエポキシの硬化成分でも同じように機能すると思う。硬化剤は比較的抵抗値の高い誘電体を作り、調製されたエポキシや他の様々な接着剤とは異なり、何時間でも比較的安定している。 エポキシのMSDSによると、デブコンの硬化剤にはノニルフェノールとアミノエチルピペラジンが含まれている。アミノエチルピペラジンは腐食性があり、皮膚に触れたり吸入したりすると有害である。ノニルフェノールは、飲み込んだり、吸い込んだり、皮膚に接触すると有害です。
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+硬化剤のMSDSは http://devcon.com/prodfiles/pdfs/sku_msds_377.pdf 。
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+初期の液体誘電体を使ったいくつかの実験では、液体をソースから離しておくことが重要であることが示された。
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+ドレイン・コンタクトは、デバイスの小信号利得と大信号利得に大きな影響を与えた。しかし、非安定マルチバイブレーターを作った後に行った新しい液体誘電体を使ったいくつかの実験では、同じ効果は見られなかった。したがって、液体誘電体がソースおよび/ またはドレイン接点に触れないようにすることがどれほど重要なのかは不明である。
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+新しい誘電体の抵抗が高いことが、最新の実験で効果が現れなかった理由かもしれないが、現時点では単なる推測に過ぎない。新しい誘電体を使用したソースとドレインの接触がデバイスの利得に大きな影響を与えなかったという明白な結論以上の明確な結論を導き出すには、以前の実験との違いが多すぎる。この分野では、さらなる実験が必要である。 スズは酸化亜鉛のNドーパントとして機能するため、スズ酸化亜鉛は酸化亜鉛よりもはるかに導電性の薄膜を作る。私が使っている酸化亜鉛スズ前駆体溶液は、スピンコーティングとしても酸化亜鉛前駆体溶液よりうまくいきます。おそらく酸化亜鉛スズ前駆体の方が粘度が高いからでしょう。同じ酸化亜鉛スズ前駆体溶液を「スライドに溶液を載せて手で広げる」方法とスピンコーティングで試してみた。スピン・コーティングで製造したデバイスの方が、オン／オフ比と電圧利得が良い。しかし、ソース、ドレイン、ゲートの各成分を手作業で膜上に配置しているため、各デバイスの形状には大きなばらつきがある。
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+### 非安定マルチバイブレータ
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+デバイスが電圧利得を示すことをかなり決定的に実証するために、私は[[Nyle Steiner]]氏のフレーム三極管実験からアイデアを拝借し、単一基板上に構築された2つの液体誘電体薄膜デバイスを使って非安定マルチバイブレーター回路を構築した。
+
+図1は、自作の酸化亜鉛スズ薄膜能動素子を使った非安定マルチバイブレーターの回路図である。図2は、ブレッドボードに実装した回路全体（PCに接続したDMMを除く）と能動素子を示している。図3は、アクティブ・デバイスのラベル付きクローズアップです。ラベルのない4つの大きな黒い点は、ゲートの役割を果たすワイヤー・セグメントをスコッチ・テープの所定の位置に固定している導電性接着剤の滴で、半導体膜から絶縁されている。酸化亜鉛スズ薄膜フィルムはかなり透明なので、画像では識別できないが、スライド全体をかなり覆っている。スライドが割れたのは、スライドを外す前にホットプレートが少し冷めるのを待たなかったからだ。この画像は、液体誘電体を装置に加える前に撮影したものである。
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+非安定マルチバイブレータの前に作られた新しい誘電体を使用した個々のデバイスは、小信号電圧利得を示したものの、ゲート・バイアス電圧がゼロまたはゼロに近い場合には、利得を示しませんでした。この観察から、単純に20メガ・オームの抵抗（2つの10メガ・オームの抵抗を直列に使って実装）を31ボルトのメイン電源に接続するのではなく、最大利得領域の真ん中の電圧を使ってデバイスにバイアスをかけることを試みました。今にして思えば、これは必要なかったかもしれない。 回路は約4～6分の周期で約16時間発振した。一旦発振し始めたら、発振が止まるまで触るなどの改造はしなかった。
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+図4は、非安定マルチバイブレータの寿命の大部分にわたる動作を示している。グラフのデータが示すよりも1時間ほど長く動作し続けましたが、最後の1時間ほどはQtDMMがクラッシュしてデータが失われました。個々の振動を見るにはスケールが大きすぎますが、全体的な動作はよくわかります。信号の中心電圧のドリフトは、温度やデバイスの特性の経時変化によるものだと推測している。信号の振幅が減少し、グラフの右側付近で回復していることについては、説明がつかない。
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+### 酸化亜鉛スズの製造
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+以下の手順で、酸化亜鉛スズ前駆体溶液と、非安定マルチバイブレータ用のコーティング・スライドを作製した。特に優れた前駆体溶液だとは思わないが、先に使用した純粋な酸化亜鉛薄膜よりも優れた特性を持つデバイスを作る薄膜ができた。
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