Закономерности формирования и свойства гетероструктур на основе неупорядоченных полупроводников

Закономерности формирования и свойства гетероструктур на основе неупорядоченных полупроводников

Автор: Шерченков, Алексей Анатольевич

Шифр специальности: 05.27.06

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2002

Место защиты: Москва

Количество страниц: 353 с. ил

Артикул: 2609837

Автор: Шерченков, Алексей Анатольевич

Стоимость: 250 руб.

Введение
Глава 1. Современные представления о природе полупроводниковых гетероструктур
1.1. Гетероструктуры на основе кристаллических полупроводников
1.1.1. Модели гетеропереходов
1.1.2. Профили энергетических зон гетеропереходов
1.2. Особенности гетероструктур на основе неупорядоченных полупроводников
1.2.1. Энергетические диаграммы гетероструктур аморф ыйкр металл и чески й крем ний
1.2.2. Механизмы переноса носителей заряда в гетероструктурах аморфныйкристаллический кремний
1.3. Методики исследования характеристик гетероструктур аморфныйкристаллический кремний и свойств аморфных полупроводников
1.3.1. Методика расчета параметров гетероструктур а.морфныйкрисгалличсский полупроводник методика Матсууры и Окуши
1.3.2. Методика Сасаки, Футжиту и Сасаки СФС
1.3.3. Влияние поверхностных состояний на границе раздела на характеристики гетероструктур
1.3.4. Кинетические методы исследования свойств аморфного материала
1.3.5 Определение плотности состояний по результатам исследования фотопроводимости
1.3.5.1. Модели энергетических состояний в неупорядоченных полупроводниках
1.3.5.2. Статистика неравновесных носителей заряда в аморфных полупроводниках
1.3.5.3. Расчет плотности локализованных состояний по данным измерения фотопроводимости
Выводы но 1 главе
Глава 2. Технология формирования и методы исследования тонких пленок неупорядоченных полупроводников и гетероструктур на их основе.
2.1. Методологический подход к изучению физических свойств тонких пленок неупорядоченных полупроводников и гетсрос груктур на их основе
2.2. Методы формирования тонких пленок неупорядоченных полупроводников.
2.2.1. Технология получения аморфного материала в НЧ кГц плазме тлеющего разряда
2.2.2. ВЧ магнетронное осаждение.
2.3. Методы исследования характеристик гетероструктур на основе неу поря доче иных пол у проводи и ков
2.3.1. Измерение вольтамперных характеристик и вольт фа ради ых характеристик
2.3.2. Измерение спектральной фоточувствительности гетерострук
2.4. Методы исследования свойств тонких пленок неупорядоченных полупроводников
2.4.1. ИКспекгроскопия
2.4.2. Вторичная ионная массспсктроскопия
2.4.3. Рентгеновский микрозондовый анализ
2.4.4. Спектроскопия обратного рассеяния Резерфорда
2.4.5. Атомносиловая микроскопия
2.4.6. Электронный парамагнитный резонанс
2.4.7. Определение оптических констант тонких пленок а8 по спектрам оптического пропускания
2.4.8. Метод постоянного фототока
2.4.9. Методика измерения темповой и фотопроводимости
2.4 Исследование эффекта СтеблераВронского Выводы по 2 главе
Глава 3. Свойства гетероструктур на основе аморфного кремния
3.1. Вольтамперные характеристики гетероструктур аБ с
3.1.1. Прямые смещения
3.1.2. Обратные смещения
ф 3.2. Спсктрапьная фоточувствительность гетероструктур аБсЗ и а
5 сБ
3.2.1. ВЛХ и спектральная фоточувствитсльность гетерострукту р аБсБ
3.2.2. Спектральная фоточувствительиость гетероструктур i.i
3.3. Вольтфаралные характеристики гетероструктур асБ
3.3.1. Сравнительный анализ результатов расчета по моделям МО и
СФС для гетероструктур аБ сБ
3.3.2. Модель для расчета параметров гетероструктур аморфныйкристаллический полупроводник с учетом поверхностных состояний
3.3.3. Сравнение параметров гетероструктур аБШс, получен
ных в результате моделирования для равномерного и экспоненциального распределения плотности состояний в щели а
3.3.4. Результаты моделирования параметров гетероструктур а8Нс5
Выводы по главе 3
Глава 4. Свойства гетсроструктур на основе сплавов аморфного гидрогенизированного кремния с германием и углеродом
4.1. Электрофизические свойства гетсроструктур аБбссЯ
4.1.1. ВАХ гетероструктур аБОс сБ
4.1.1.1. Прямые смещения
4.1.1.2. Обратные смещения
4.1.2. Спектральная фоточувствительиость гетероструктур а8Сес
4.1.3. Вольтфарадпые характеристики гетсроструктур а8Сс сБ
4.1.3.1. Сравнительный анализ результатов расчета по моделям МО
и СФС для гетсроструктур а8Се сБ
4.1.3.2. Зависимости параметров гетсроструктур аБСесБ от
технологических режимов осаждения
4.2. Электрофизические свойства гетсроструктур а5С с8
4.2.1. ВАХ гетероструюур а5ЮНс
4.2.1.1. Прямые смещения
4.2.1.2. Обратные смещения
4.2.2. Спектральная фоточувствительность гетероструктур аСс
4.2.3. Вольтфарадные характеристики гетерострукту р а8Юс
4.2.3.1. Сравнительный анализ результатов расчета по моделям МО и СФС для гетероструктур а8Юс
4.2.3.2. Зависимости параметров гетероструктур а8К2с от технологических режимов осаждения
Выводы по главе
Глава 5. Свойства тонких пленок аморфного гидрогенизированного кремния. полученного методом 4 X
5.1. Структу рные особенности и морфология пленок аморфного гидрогенизированного кремния
5.1.1. Исследование морфологии поверхности а8п методом атомносиловой микроскопии
5.1.2. Исследование микроструктуры и состава пленок i.I методом ИК спектроскопии
5.2. Плотность и природа состояний в аморфном кремнии, полученном методом 4 ПХО
5.2.1. Анализ плотности нейтральных дефектов в аБШ методом электронного парамагнитного резонанса
5.2.2. Анализ плотности дефектов по результатам измерения оптических свойств собственного аБпП
5.2.3. Анализ плотности состояний по результатам измерения электрофизических свойств аБпН
5.2.4. Моделирование фотопроводимости с учетом прыжкового транспорта носителей заряда на локализованных состояниях хвостов зон Выводы по главе 5.
Глава 6. Исследование свойств, природы и плотности состояний сплавов аморфного гидрогенизированного кремния с германием и углеродом
6.1. Свойства пленок аморфных сплавов а1Се, полученных методом
д НЧПХО
6.1.1. Химический состав пленок на основе сплава а8ЮеН
6.1.2. Исследование морфологии поверхности пленок аБЮе с помощью атомной силовой микроскопии
6.1.3. Исследование микроструктуры пленок а5ЮеН с помощью ИК спектроскопии
6.1.4. Оптические и электрофизические свойства сплавов а0е
6.1.5. Моделирование фотопроводимости сплавов а8ЮеН
6.1.6. Исследование эффекта СтеблсраВронского в сплавах аСс
6.2. Свойства пленок аморфных сплавов аЭЮ, полученных методом
6.2.1. Химический состав пленок сплава на основе аБКЛН
6.2.2. Исследование морфологии поверхности пленок аЯЮЧ с помощью атомной силовой микроскопии
6.2.3. Особенности микроструктуры пленок а8ЮН, полученных
6.2.4. Исследование микроструктурной неоднородности пленок а
С с использованием химической индукционной модели
6.2.5. Оптические и электрофизические свойства сплавов а5Ю1 I
6.2.6. Моделирование фотопроводимости сплавов аЮ1 I
6.2.7. Исследование эффекта СтеблсраВронского в сплавах а1С1
Выводы по главе 6.
Глава 7. Природа энергетических состояний и закономерности их формирования в гстероструктурах на основе аБкН и его сплавов
7.1. Закономерности формирования гетероструктур аБиНс
7.1.1. Плотность и природа локализованных состояний в щели подвижности аЯйН
7.1.2. Плотность и природа состояний на границе раздела в гетероструктурах аБй ЕсБ
ф 7.1.3. Энергетическая модель гетеропереходов аБйНсЯ
7.1.4. Локализованные состояния в ай и механизмы переноса но
си гелей заряда в гетероструктурах а8кНс
7.2. Закономерность формирования гетероструктур аСес
7.2.1. Плотность и природа локализованных состояний в щели подвижности аСе
7.2.2. Плотность и природа состояний на ранние раздела в гетсроструктурах а8Юес
7.2.3. Энергетическая модель гетеропереходов аес
7.2.4. Локализованные состояния в аСе и механизмы переноса носителей заряда в гетероструктурах аЮеНс
7.3. Закономерность формирования гетероструктур аСс
7.3.1. Плотность и природа локализованных состояний в щели подвижное ги аЯЮ
7.3.2. Плотность и природа состояний на границе раздела в гетероструктурах аСс
7.3.3. Энергетическая модель гетеропереходов аЮНс
7.3.4. Локализованные состояния в аС и механизмы переноса носителей заряда в гетероструктурах аЮНс
Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Литература


Вольтамперные характеристики при различных температурах для гетсроструктур паНрс5 . Как видно из рис. ВАХ постоянен и не зависит от температуры. Были предложены различные модели процессов туннелирования в гетероструктурах аБ1с1 , однако они не смогли полностью объяснить наблюдаемые зависимости. Общепринятым в настоящее время считается механизм туннелирования с захватом и эмиссией носителей заряда рис. Рис. Модель туннелирования с захватом и эмиссией носителей заряда на локализованных состояниях в гетероструктурах а8Нс5. Т, за счет многоступенчатых процессов туннелирования. Подобное перемещение носителей продолжается до тех пор, пока скорость туннелирования не становится меньше скорости эмиссии дырок в валентную зону, либо скорости рекомбинации дырок с электронами из зоны проводимости аморфного полупроводника. Конечная точка туннелирования дырок находится вблизи края области обеднения аморфного полупроводника, где скорость туннелирования уменьшается изза уменьшения величины электрического поля. В этом случае , в выражении 1. В постоянная, зависящая от вероятности туннелирования носителей, ап и ор сечения захвата для электронов и дырок соответственно, термическая скорость, Ыу и Кс эффективные плотности состояний в валентной зоне и зоне проводимости аморфного полупроводника, соответственно, Ер, Ет, Еу и Ес энергии, соответствующие уровням Ферми и ловушек, краям валентной зоны и зоны проводимости. Б нелегир о ванный а8Н
1. Первый член в выражении 1. В случае гетероструктур па5 рсБ, исследованных Матсуурой и др. В дальнейшем механизм туннелирования с захватом и эмиссией носителей заряда был подтвержден в ряде работ, в том числе для гетероструктур аЯОесв и а5СсБ . Обратный ток в гетероструктурах аморфныйкристаллический кремний, как правило, обусловлен генерацией и рекомбинацией носителей в обедненном слое . При этом отсутствует насыщение тока при обратном смешении, характерное для гомопереходов. Ток, генерируемый в обедненной области, пропорционален ширине этой области, поэтому обратный ток пропорционален У0V0 5, где Уо диффузионное напряжение . Как было показано в разделе 1. Однако анализ научнотехнической литературы показывает, что практически отсутствует анализ влияния величин разрывов зон на механизмы переноса носителей заряда и перенос фотогенерированных носителей заряда в этих гетероструктурах. При формировании приборов на основе аморфныйкристаллический кремний важными характеристиками являются параметры аморфного полупроводника, равномерность электрического поля, величина разрывов в ВЗ ДЕу и ЗП ДЕс. Ниже будут рассмотрены методики расчета ВФХ гетероструктур, позволяющие определить данные характеристики. Использование модели Андерсона см. Соответствующие модель и методика расчета были разработаны Матсуурой и Окуши , , поэтому в дальнейшем мы будем называть ее модель МО. В этой модели, как и в модели Андерсона, пренебрсгается состояниями на границе раздела. В данном случае рассматривается обедненная область, формирующаяся в гетеропереходе аБпПсЗКр и распределение заряда в обоих полупроводниках при обратном напряжении смещения V см. В с существуют только мелкие акцепторные уровни, и пространственный заряд образуют отрицательно заряженные акцепторы. Для х0 1. Теперь рассмотрим пространственный заряд в обеих частях обедненной области агН 1,, разделенных точкой при ЕрЕт см. В собственном аБкН, предполагается отсутствие свободных носителей заряда, так как все они находятся на локализованных состояниях в щели. Кинетика захвата на этих состояниях определяется равновесием между термической эмиссией электронов и дырок и процессами захвата электронов и дырок на состояниях в щели. В нейтральной области все состояния в щели под уровнем Ферми Ек заняты электронами, тогда как в обедненной области состояния выше Ет для которого скорости эмиссии для электронов и дырок одинаковы см. Следовательно, эти состояния являются центрами рекомбинации, они реагируют на сигнал частотой 1 МГц черная область на рис. Плотность этих состояний постоянна между пространственными положениями 0 и 2.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.198, запросов: 229