Исследование эффекта понижения высоты барьера в поверхностно-барьерных детекторах ядерных излучений на основе структуры золото-кремний

• Автор: Салохина, Маргарита Марковна
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с. : ил.

4 Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Простые модели формирования барьера Шотки

1.2. Механизмы переноса тока в диодах Шотки

1.2.1. Основные механизмы проводимости

1.2.2. Другие механизмы проводимости

1.3. Модели изменения барьера Шотки под действием приложенного обратного напряжения в присутствии постоянного поверхностного
■ заряда

1.3.1. Снижение барьера из-за сил изображения

( 1.3.2. Снижение барьера, пропорциональное электрическому полю

1.3.3. Снижение барьера, пропорциональное электрическому полю, в диодах Шотки на основе силицид металла-кремний
1.3.4. Снижение барьера, пропорциональное электрическому полю, в диодах Шотки с промежуточным слоем
с- 1.3.5. Снижение барьера, пропорциональное пространственному заряду,
в диодах Шотки с промежуточным слоем
1.4. Модели снижения барьера с учетом изменения заряда поверхностных состояний под действием приложенного напряжения
1.4.1.Свойства поверхностных состояний
1.4.2. Снижение барьера в диодах Шотки под действием напряжения, поверхностные эффекты и коэффициент идеальности
1.4.3. Снижение барьера Шотки под действием напряжения с учетом вклада поверхностных состояний и других поверхностных эффектов
1.5. Методы измерения параметров барьера
ч Глава 2. Снижение барьера и рост тока в диодах Шотки с тонким
окисным слоем при обратном напряжении, обусловленные суммарным действием вторичных поверхностных эффектов
2.1. Термоэмиссионный ток в слаболегированных диодах Шотки при обратном напряжении с учетом полевых эффектов
2.2. Моделирование снижения барьера в слаболегированных диодах Шотки с учетом основных поверхностных эффектов в условиях прохождения обратного термоэмиссионного тока
2.2.1. Высота барьера в диодах Шотки с тонким окислом
2.2.2. Структура поверхностного заряда в диоде Шотки для случая границы раздела с малой плотностью поверхностных состояний ‘
2.2.3. Полное падение напряжения на окисном слое при обратном напряжении
2.3. Характеристики диода Шотки с тонким окисным слоем с учетом суммарного действия поверхностных эффектов на барьер и ток
2.3.1. Зависимость высоты барьера от обратного напряжения

2.3.2. Обратная вольтамперная характеристика диода Шотки с учетом основных поверхностных эффектов
Глава 3! Зависимость высоты барьера и тока в диоде Шотки от обратного напряжения и технологических параметров
3.2. Типы зависимостей высоты барьера от обратного напряжения
в диоде Шотки, соответствующие категории I
3.3. Типы зависимостей высоты барьера от обратного напряжения
в диоде Шотки, соответствующие категории II '
3.4. Типы зависимостей высоты барьера и тока от обратного напряжения
в диоде Шотки, соответствующие категории III
3.4.1. Характеристики 1 и 2 типа ÇBR.xo-Vp.-d,n в диодах Шотки с дискретным поверхностным уровнем донорного типа при толщинах окисного слоя du (более 2 нм) и d2 (менее 1 нм)
3.4.2. Характеристики 1 и 2 типа 3.4.3. Характеристика 3 типа ?>**вя,ю-Лг-сііз в диоде Шотки типа 3 (1 нм < фз < 2 нм) с двумя дискретными поверхностными уровнями донорного типа
3.4.4. Обсуждение характеристик
3.5. Типы вольтамперных характеристик lR-VR-dm в случае суммарного влияния поверхностных эффектов на барьер при обратном напряжении в диодах Шотки с различными толщинами промежуточного (окисного)
слоя
3.5.1. Несколько типов вольтамперных характеристик в диодах Шотки
с тонким окисным слоем
3.5.2. Обсуждение обратных вольтамперных характеристик
3.5.3. Информация, получаемая из наборов характеристик Ir-Vr первого и второго типа в диодах Шотки с толстым и тонким окислом
3.6. Зависимость высоты барьера и тока от технологических параметров
3.7. Выводы к главе 3
Глава 4. Метод анализа данных зависимости высоты барьера
от пространственного заряда полупроводника
4.1. Анализ данных по высоте барьера и по изменению заряда на поверхностных уровнях
4.2.Сравнение с другими методами анализа
4.3. Семейство характеристик ■
4.3.1. Семейство характеристик для описания зависимости высоты барьера от обратного напряжения
4.3.2. Семейство характеристик для описания зависимости термоэмиссионного тока от обратного напряжения
характеристик
3.1. Классификация характеристик

Глава 5. Применение обратных вольтамперных характеристик , для определения параметров барьера, параметров дискретных » поверхностных уровней и толщины окисного слоя в диодах
Шотки
5.1. Определение параметров барьера и дискретных поверхностных уровней на основе анализа зависимости высоты барьера 5.2. Графическое представление двух семейств характеристик для барьера и тока при обратном напряжении
5.3. О точности вычисления постоянной высоты барьера и изменений барьера
Выводы
ч Глава 6. Изучение влияния поверхностных эффектов на
зависимость тока и высоты барьера от обратного напряжения в Au/n-Si поверхностно-барьерных детекторах излучений. Экспериментальная часть.
6.1. Поверхностно-барьерные кремниевые детекторы ядерных излучений
6.2. Интерпретация обратных вольтамперных характеристик и снижения барьера в Au/n-Si детекторах ядерных излучений на основе анализа зависимости высоты барьера срг от пространственного заряда полупроводника Qsc
* 6.2.1. Интерпретация обратных вольтамперных характеристик первого
типа и снижения барьера в Au/n-Si диодах
6.2.2. Интерпретация обратных вольтамперных характеристик второго типа и снижения барьера в Au/n-Si диодах
6.2.3. Интерпретация обратных вольтамперных характеристик других типов в Au/n-Si диодах
6.2.4. Влияние технологических параметров на ВАХ Основные результаты и выводы

Приложение П1. Заполнение и перезарядка дискретных поверхностных уровней в структуре металл-полупроводник с тонким окисным слоем при ' обратном напряжении
Приложение П2. Типы характеристик W-Vr в диодах Шотки с тонким окисным слоем при обратном напряжении
П2.1. Классификация типов характеристик Vit= Wr) в зависимости от толщины окисного слоя
П2.2. Начальный заряд на поверхностных уровнях, локализованных вблизи уровня Ферми, в зависимости от толщины окисного слоя и типа . уровней
П2.3. Зарядовое поведение поверхностных уровней при обратном напряжении в зависимости от толщины окисного слоя и типа уровней П2.4. Типы характеристик Vt-VR в диодах Шотки с поверхностными центрами донорного (акцепторного) типа при различных толщинах окисного слоя

V = Fss0 + (V;sc + Fjt).
(2.7)
Составляющие падения потенциала на окисле Vss0 , Vtsc и Vit связаны с различными видами поверхностных зарядов. Здесь Vss0 = QSS(/C;, Visc = Qc/G и Va = Q/Q, гДе Qsso - постоянный поверхностный заряд при обратном напряжении, Qsc - пространственный заряд полупроводника, Qt - заряд на локальных примесных поверхностных центрах с дискретным уровнем вблизи уровня Ферми и С; - емкость окисла. Полный потенциал на окисле V-, включает постоянную составляющую Vsso и составляющую (FjSC + Vlt), зависящую от
напряжения.
При малой плотности собственных и несобственных состояний границы раздела окисел-полупроводник может быть заметным влияние на барьер не только поверхностных состояний, но и других видов приповерхностных зарядов, которые увеличиваются с ростом обратного напряжения, [2-6]. К ним относятся заряд сил изображения и пространственный заряд полупроводника.
2.3. Характеристики диода Шотки с тонким окисным слоем с учетом суммарного действия поверхностных эффектов на барьер и ток
2.3.1. Зависимость высоты барьера от обратного напряжения
Если включить различные составляющие падения напряжения на окисле (уравнение (2.7)) в общее выражение для высоты барьера ДШ с естественным окислом, то соотношение (2.6) с учетом основных поверхностных эффектов при обратном напряжении преобразуется к виду:
Постоянная высота барьера (ро в (2.8а) и (2.86) не зависит от напряжения в широком интервале обратных напряжений, поскольку ср^ и У55о не зависят от обратного напряжения. Но величина <ро включает зависимость от
(рш=(рй~ (APi + Fisc + Vit) = <Ро- Aç>eff,
(рО ~~ Çms Vsso,
Açtfr= f(VR) = (Vr) + Visc(VR) + Vit(VR)
(2.8a)
(2.86)
(2.8b)