Электрически-активные дефекты в нанокристаллических пленках оксидов переходных металлов

• Автор: Фадиль Аббас Тума
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ 10 ПРОЦЕССОВ В СТРУКТУРАХ МЕТАЛЛ-ОКСИД-ПОЛУПРОВОДНИК

1.1. Основные механизмы токопереноса в МОП структурах

1.1.1. Токи, ограниченные пространственным зарядом (ТОПЗ)

1.1.2. Эмиссия Шоттки

1.1.3. Эффект Пула-Френкеля

1.1.4. Туннельное прохождение электронов

1.1.5. Примесная (прыжковая) проводимость

1.2. Исследование МОП структур на переменном токе

1.2.1. Основные понятия теории комплексной диэлектрической

проницаемости

1.3. Физические основы метода высокочастотных вольт

фарадных характеристик МДП структур
1.3.1. Физическая модель поверхности полупроводника и
области пространственного заряда
1.3.2. Электронные свойства структур металл-диэлектрик
полупроводник
ГЛАВА 2. КРЕМНИЕВЫЕ МОП СТРУКТУРЫ С
НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ ПЛЕНКАМИ ОКСИДА ЦИНКА.
2.1. Общая характеристика и основные физические свойства
тонких пленок оксида цинка
2.2. Методика эксперимента
2.3. Результаты и их обсуждение
2.4. Выводы

ГЛАВА 3. КРЕМНИЕВЫЕ МОП СТРУКТУРЫ С 70 НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ ПЛЕНКАМИ
ТРИОКСИДА ВОЛЬФРАМА
ЗЛ. Структурно-энергетические основы функциональных 70 применений аморфных пленок триоксида вольфрама (а-Ш03)
ЗЛЛ. Ближний атомный порядок в пленках аАУОз и его
изменение в процессах окрашивания, абсорбции и “старения”
ЗЛ.2. Электронная структура и зарядовые состояния пленок
триоксида вольфрама и гетероструктур Бі/п-ІУОз
3.2. Влияние адсорбции паров воды на электрофизические
характеристики МОП структур с пленками п-¥Оз
3.2.1. Методика эксперимента
3.2.2. Полученные результаты и их обсуждение
3.3. Фазо- и дефектообразование в процессе оксидирования
тонких пленок вольфрама на кремнии
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. СТРУКТУРЫ МДМ С НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ
ПЛЕНКАМИ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ
4.1. Анодные оксидные пленки на поверхности алюминия
4.2. Методика эксперимента
4.3. Результаты эксперимента и их обсуждение
4.4. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы Достижения современной электроники базируются на сочетании развитой теории физики конденсированного состояния с успехами в технологии получения качественных монокристаллов и структур на их основе, в первую очередь, в области пленочной технологии полупроводниковых и диэлектрических материалов [1].
Наряду с этой генеральной линией, все большее значение приобретают фундаментальные и прикладные исследования материалов, отличающихся от идеализированных полупроводников и диэлектриков различными по характеру и масштабу пространственно-энергетическими неоднородностями, имеющих сложные профили распределения легирующей примеси и локализованных состояний на гетерограницах, нанокристаллических, аморфных, пористых, (микро)гетерогениых и гетерофазных. Такие материалы и структуры на их основе зачастую обладают рядом уникальных свойств, отсутствующих у их монокристаллических аналогов, что определяет актуальность их изучения и приоритет его прикладного аспекта.
Исследование функциональных гетероструктур с неупорядоченными (нанокристаллическими) полупроводниками формируется в самостоятельное научное направление на стыке наноэлектроники, сенсорики и полупроводникового материаловедения [2].
В большинстве современных устройств микроэлектроники активно действующей областью приборов, как правило, является тонкий слой полупроводника, приповерхностная область или граница раздела двух сред. Развитие планарной технологии привело к созданию структур типа металл-диэлектрик-полупроводник (МДП). Диэлектрическим слоем может служить весьма широкий круг материалов, включающий оксиды полупроводников и металлов, поэтому часто используют название МОП структуры.
Исследование электрофизических характеристик структур металл-оксид-полупроводник обычно включает измерение их вольт-фарадных характеристик (чаще всего высокочастотных) в случае диэлектрических

Когда к идеальной МДП структуре приложено напряжение того или другого знака, в приповерхностной ОПЗ полупроводника могут возникнуть три основные ситуации (рис. 17-19). Для определённости рассмотрим их на примере МДП структуры с полупроводником р-типа.
Если к металлическому электроду приложено отрицательное напряжение, то энергетические зоны полупроводника изгибаются вверх и край валентной зоны приближается к уровню Ферми, т.е. поверхностная концентрация основных носителей (дырок) становится больше их объёмной концентрации, что соответствует режиму обогащения (рис. 17).

.Ос

Рис. 17. Энергетическая диаграмма (а) и распределение зарядов (б) в МДП структуре при напряжении смещения, соответствующему обогащению в полупроводнике р-типа.
Если к металлическому электроду приложено не слишком большое положительное напряжение, то энергетические зоны полупроводника изгибаются в противоположном направлении и приповерхностная область полупроводника обедняется основными носителями. В приповерхностной области возникает отрицательный объёмный заряд, обусловленный ионизированными акцепторами, что соответствует режиму обеднения (рис. 18).