Анализ естественных неоднородностей электрического поля и потенциала у поверхности полупроводника

• Автор: Бондаренко, Вячеслав Борисович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
ГЛАВА 1. Поверхность и область пространственного заряда полупроводника: теория и эксперимент
1.1. Поверхностные состояния
1.2. Пиннинг уровня Ферми, изгиб зон, распределение поверхностного потенциала. Одномерная модель
1.3. Равновесное распределение примеси и потенциала в области пространственного заряда полупроводника
1.4. Одномерные модели контакта мет алл-полупроводник
1.5. Квазиодномерность ОПЗ
ГЛАВА 2. Естественный размерный эффект в ОПЗ: модель, расчет и анализ
2.1. Оценка размерных отношений в ОПЗ
2.2. Основные модельные представления
2.3. Расчет электрического поля и потенциала на поверхности полупроводника
2.3.1. Случай собственных делокализованных поверхностных состояний
2.3.2. Случай примесных поверхностных состояний
2.4. Статистический анализ естественного размерного эффекта в ОПЗ
2.4.1. Дисперсия потенциала на “проводящей” поверхности
2.4.2. Дисперсия потенциала на “диэлектрической” поверхности
2.5. Параметрическая зависимость естественных неоднородностей поля и потенциала на поверхности полупроводника
2.5.1. Зависимость от плотности поверхностных состояний
2.5.2. Зависимость от концентрации примеси
2.5.3. Зависимость от величины поверхностного изгиба зон
2.5.4. Зависимость от диэлектрической проницаемости
ГЛАВА 3. Равновесное состояние ОПЗ и естественные неоднородности электрического поля и потенциала на поверхности полупроводника
3.1. Метасгабильность равномерного распределения примеси в ОПЗ
3.2. Равновесное состояние ОПЗ. Слабые поверхностные поля
3.2.1. Равновесное состояние при больших изгибах зон
3.2.2. Равновесное состояние при малых изгибах зон
3.3. Равновесное состояние ОПЗ. Сильные поверхностные поля
3.4. Равновесное состояние в системе с многокомпонентной примесыо
3.5. Равновесное состояние ОПЗ в случае ограничения концентрации примеси предельным уровнем растворимости
3.6. Естественные неоднородности поля и потенциала на поверхности полупроводника в состоянии равновесия
3.6.1. Естественные неоднородности потенциала на “проводящей” поверхности в состоянии равновесия
3.6.2. Естественные неоднородности потенциала на “диэлектрической” поверхности в состоянии равновесия
3.7. Зависимость естественных неоднородностей поля и потенциала
от эффективной диэлектрической проницаемости ОПЗ
ГЛАВА 4. Влияние естественных неоднородностей поля и потенциала на поверхностные процессы
4.1. Естественные неоднородности высоты барьера Шоттки
4.2. Переход Андерсона на поверхности силыюлешрованного полупроводника
4.3. Оценка структурных фазовых переходов на поверхности полупроводника
Заключение
Литература

Введение.
Актуальность работы. Современный уровень развития технологии полупроводников позволяет' получать резкие и сверхрезкие переходы, синтезировать сверхрешетки и наноструктуры. Использование новых материалов и методик дает возможность производить приборы с почти идеальными характеристиками. Поэтому представляется важным определение предела идеальности полупроводниковых структур, связанного с принципиально неустранимыми неоднородностями электрического поля у поверхности и границ раздела.
Поверхность (граница) полупроводника является двумерной неупорядоченной системой, где нарушения регулярности структуры и однородности электрических полей связаны не только с возможными дефектами на самой границе, но и с неэкранированным объемным зарядом атомов примеси в обедненных приповерхностных слоях. Вследствие размерных отношений в области пространственного заряда (ОПЗ), поле, формируемое электроактивными дефектами, может быть неоднородно и существенно отличаться от величины среднего поверхностного ПОЛЯ.
Универсальной в широкой области изменения параметров полупроводников является естественная сопоставимость длины ОПЗ со средним расстоянием между заряженными дефектами - естественный размерный эффект. Поэтому применение стандартной модели твердотельной плазмы и в частности одномерной модели зарядового желе для описания приповерхностных областей полупроводника может оказаться некорректным.
Подавляющее число работ, посвященных исследованию двойных электрических слоев, возникающих на межфазной границе или на границе контакта различных тел, базируется на использовании модели заряда, равномерно размазанного в приповерхностной области. При этом двойной слой рассматривается как плоский конденсатор, в котором одна или обе его обкладки могут иметь диффузное распределение заряда. Между тем очевидно, что если характерная толщина двойног о слоя ( длина ОПЗ ) меньше или того же порядка, что

Рис.4. Изменение электростатического потенциала и(х,у) на поверхности полупроводника при И0 = 1017см“3 и И = 5-1014см-2эВ