Электрофизические свойства и природа локализованных состояний в гетеропереходах на основе a-Si: H и его сплавов

• Автор: Бирюков, Андрей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Особенности свойств аморфных полупроводников и
приборных структур на их основе.
1.1. Электрофизические свойства аморфных полупроводников. 9 Модели энергетического спектра носителей заряда.
1.1.1. Модели энергетических состояний в неупорядоченных 10 полупроводниках.
1.1.2. Применение а-вШ и приборов на его основе
1.2. Методы определения энергетического распределения 17 плотности состояний в щели по подвижности аморфного полупроводника.
1.2.1. ЭПР и светоиндуцированный ЭПР
1.2.2. Оптические методы исследований
1.2.3. Кинетические методы исследования свойств аморфного 23 материала.
1.3. Методики расчета емкостных характеристик гетероструктур 34 а-ЭШ/с-Эг
1.3.1. Модель Андерсона для гетероструктур на основе 34 кристаллических полупроводников.
1.3.2. Методика расчета параметров гетероструктур 36 аморфный/кристаллический полупроводник (Матсууры и Окуши).
1.3.3. Методика Сасаки, Футжиту и Сасаки (СФС)
1.4. Результаты и выводы по главе
Глава2. Методика комплексного исследования электрофизических
свойств аморфного материала и гетероструктур на его основе.
2.1. Технология получения аморфного материала в НЧ (55 кГц) 45 ПХО.
2.2. Оборудование для осаждения слоев а-ЭгН в плазме 46 низкочастотного (55 кГц) тлеющего разряда.
2.3. Методы исследования структуры и состава пленок

2.3.1. Методы исследования состава пленок
2.3.2. ИК-спектроскопия.
2.3.3. Определение оптических констант тонких пленок a-Si:H по спектрам оптического пропускания
2.4. Методы измерения плотности локализованных состояний и концентрации дефектов в аморфных пленках.
2.4.1. Определение плотности состояний по оптическим спектрам и метод постоянного фототока.
2.4.2. Электронный парамагнитный резонанс и состояния дефектов в a-Si:H.
2.5. Метод ВФХ для измерения плотности энергетических состояний в a-Si:H и на границе раздела структур на его основе.
2.5.1. Установка для измерения ВФХ.
2.6. Результаты и выводы по главе 2.
Глава 3 Электрофизические свойства гетероструктур на основе а-Si:H, полученные методом низкочастотного (55 кГц) плазмохимического осаждения из газовой фазы (НЧ ПХО).
3.1. ВФ характеристики гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник.
3.2. Сравнительные анализ результатов расчета по моделям МО и СФС для гетероструктур a-Si:H/c-Si.
3.3. Модель для расчета параметров гетероструктур аморфный/кристаллический полупроводник с учетом поверхностных состояний.
3.4. Сравнение параметров гетероструктур a-Si:H/c-Si, полученных в результате моделирования для равномерного (N,M) и экспоненциального (N|E) распределения плотности состояний в щели a-Si:H.
3.5. Результаты моделирование параметров гетероструктур а-Si:H/c-Si.
3.6. Модель зонной диаграммы гетероперехода a-Si:H/c-Si.

3.7. Результаты и выводы по главе
Глава 4 Свойства гетероструктур на основе аморфных сплавов а
SiGe:H, полученных высокоскоростным методом осаждения в НЧ (55 кГц) ПХО.
4.1. Сравнительный анализ результатов расчета по моделям 93 МО и СФС для гетероструктур a-SiGe:H/c-Si и a-SiC:H/c-Si.
4.2. Зависимости параметров гетероструктур a-SiGe:H/c-Si от 97 технологических режимов осаждения.
4.2.1. Результаты исследования состава сплава a-SiGe:H 98 методом МСВИ и рентгеновским микрозондовым анализом.
4.2.2. Результаты моделирования параметров 99 гетероструктур a-SiGe:H/c-Si.
4.2.3. Зависимости N|E и NSs от технологических параметров 101 формирования гетероструктур a-SiGe:H/c-Si.
4.2.4. Модель зонной диаграммы гетероперехода a-SiGe:H/c

4.3. Зависимость параметров гетероструктур a-SiC:H/c-Si от 106 технологических режимов осаждения.
4.3.1. Результаты исследования состава сплава a-SiC:H 107 методом ВИМС и обратным рассеянием Резерфорда.
4.3.2. Результаты моделирования параметров 109 гетероструктур a-SiC:H/c-Si.
4.3.3. Зависимости N|E и NSs от технологических параметров 110 формирования гетероструктур a-SiC:H/c-Si.
4.3.4. Модель зонной диаграммы гетероперехода a-SiC:H/c

4.4 Результаты и выводы по главе
Глава 5 Природа энергетических состояний и закономерности их
формирования в гетероструктурах на основе a-Si:H и его сплавов, полученных методом НЧ ПХО
5.1. Закономерности формирования гетероструктур a-Si:H/c-Si в
р-тип П-ТИП р-тип П-ТИП
Рис. 1.13. Равновесная диаграмма энерге- Рис. 1.14. Равновесная диаграмма энергети-тических зон до образования резкого р-п- ческих зон после образования резкого р-п-гетероперехода. гетероперехода.
На рис. 1.13 и 1.14 изображены энергетические диаграммы двух материалов р- и п- типа до и после приведения их в контакт между собой с образованием гетероперехода. При ее построении предполагается, что два полупроводника имеют различную ширину запрещенной зоны (33) различную диэлектрическую проницаемость г и различное электронное сродство X. Для выравнивания уровней Ферми, которое произойдет после приведения материалов в контакт, необходимо, чтобы некоторое количество электронов перешло из полупроводника п-типа в полупроводник р-типа, которое вызывает изгиб вверх уровня Ес в полупроводнике п-типа. Величины изгиба зон на каждой стороне гетероперехода обозначаются как Уш и Уш (Уп=УоДУо2)-
В гетеропереходе такого типа обедненные слои образуются на каждой стороне границы раздела и, поскольку в данной модели не учитываются состояния на границе раздела, объемные заряды этих слоев противоположны по знаку и равны по величине. В отсутствии дефектов на границе раздела, потенциал является непрерывной функцией, и уровень вакуума параллелен краям зон, электростатическая разность потенциалов щ между любыми двумя точками изображается вертикальным смещением уровня вакуума. Электростатическое поле на границе раздела терпит разрыв вследствие различия диэлектрических проницаемостей.