Further improvement of Pb/Cd-free CaRuO_3 thick-film resistors

摘要

New generation of Pb/Cd-free CaRuO_3-based resistive paste has been used for preparation thick-film resistors (TFRs) with contacts made of various conductive pastes. Sample Pb/Cd-free TFRs with sheet resistance -2.6 kΩ have been examined in terms of noise and resistance measurements in temperature range 77...300K. Low-frequency noise has been identified to be resistance noise with two components: (i) 1/f noise and (ii) Lorentzians resulting from thermally activated noise sources (TANSs). Low frequency noise spectroscopy has been applied to obtain noise maps for different sectors of TFRs. These maps have been then used to detect TANSs and calculate their activation energy which occurred to be in the range 0.08...0.6 eV. Integral measure of noise has been introduced to extract noise components originated from bulk resistive material (C_(bulk)) and from resistive-to-conductive films interface (C_(int)). Next, parameters C_(bulk) and C_(int) have been used for noise properties comparison of different resistive materials and for evaluation of interface quality for different contacts. Results may be helpful in preparation/selection compatible pastes for thick-film technology in order to obtain reliable and low-noise Pb/Cd-free TFRs.%W pracy przedstawiono badania właściwości elektrycznych bezołowiowych rezystorów grubowarstwowych wykonanych z pasty rezystywnej nowej generacji na bazie CaRuO_3. Testowe rezystory, o rezystancji powierzchniowej ～2,6 kΩ zostały poddane badaniu rezystancji i szumu w funkcji temperatury w zakresie 77.. .300K. Stwierdzono, że rezystancyjny szum niskoczętotliwoś-ciowy składa się z dwóch składników: (a) szumu 1/f i (b) szumu lorencjanow-skiego pochodzącego od termicznie aktywowanych źródeł szumu (TAZS). Zastosowano niskoczęstotliwościową spektroskopię szumową do wyznaczenia map szumu dla różnych obszarów (sektorów) rezystora. Mapy pozwoliły wykryć TAZS i obliczyć ich energie aktywacji, które mieszczą się w przedziale 0,08...0,6 eV. Ponieważ mapy szumu są specyficzne dla rezystora, więc wprowadzono całkową miarę szumu a jej liniowa zależność od rozmiaru sektora rezystora była podstawą wydzielenia szumu warstwy (C_(bulk)) i szumu kontaktów (C_(int)). Parametry C_(bulk) i C_(int) posłużyły do oceny porównawczej właściwości szumowych badanych warstw oraz do oceny jakości interfejsu warstwa rezystywna/przewodząca dla różnych kontaktów. Wyniki badań mogą być pomocne przy opracowywaniu systemu kompatybilnych materiałów bezołowiowych dla technologii grubowarstwowej i jego optymalizacji w celu uzyskania materiałów do produkcji stabilnych rezystorów o małym poziomie szumów.