Влияние водорода на электрофизические свойства германия в системе полупроводник-электролит

• Автор: Родионов, Николай Викторович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 188 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Водород в кристаллических полупроводниках

1.1 Основные способы внедрения водорода в полупроводники

1.2 Состояние водорода в кристаллической решетке полупроводников

1.2.1 Кремний

1.2.2 Германий

1.3 Взаимодействие водорода с примесями и дефектами

1.4 Диффузия водорода в полупроводниках

1.4.1 Уравнения диффузии

1.4.2 Эксперименты по диффузии водорода в и Се
1.5 Состояние водорода на поверхности Се и его влияние на
Выводы к главе 1 и задачи работы
2 Система германий—электролит и ее основные электрофизические характеристики
2.1 Строение и основные характеристики границы
полупроводник-электролит
2.2 Химическое травление поверхности германия
2.3 Поляризация германия в электролитах
2.3.1 Анодная поляризация — растворение и очистка поверхности
2.3.2 Катодная поляризация. Выделение водорода
Выводы

З Влияние водорода на рекомбинационные характеристики по-
верхности германия
3.1 Рекомбинационные характеристики поверхности Де в контакте с водными электролитами
3.2 Метод компенсации ФМЭ и ФП, его применение для изучения рекомбинационных свойств поверхности Єє
3.3 Результаты исследования влияния водорода на рекомбинационные
характеристики поверхности германия

3.4 Обсуждение результатов. Природа центров, возникающих при взаимодействии водорода с поверхностью Єє при его КП
Выводы
4 Влияние катодной поляризации и катодного выделения водорода на характеристики эффекта поля в системе германий-электролит
4.1 Эффект поля в полупроводниках на границе с электролитами
4.2 Методы измерения основных характеристик ЭППЭ и техника проведения эксперимента
4.2.1 Методика определения ВАХ и ВФХ
4.2.2 Методика измерения проводимости на переменном токе
4.2.3 Методика измерения подвижности свободных н.з
4.3 Динамические характеристики ЭППЭ в отсутствие выделения водорода (динамические циклы)
4.4 Влияние водорода на динамические характеристики ЭП в системе Де-электролит
Выводы
5 Влияние водорода на проводимость и подвижность свободных н.з. в объеме германия. Зарядовое состояние водорода в герма-

5.1 Процедура выполнения эксперимента
5.2 Зависимости проводимости и подвижности от концентрации легирующих примесей

5.3 Зависимости проводимости и подвижности от времени наводора-
живания. Экспериментальные результаты
5.4 Обсуждение результатов. Зарядовое состояние водорода в германии 138 Выводы
6 Изучение проникновения и перемещения водорода в германии методом „мембранной“ техники
6.1 Мембранная техника и ее возможности для изучения процессов проникновения и перемещения водорода
6.2 Методика и техника проведения эксперимента
6.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение
Выводы
Основные выводы
Благодарности
Литература
Список обозначений и сокращений

является образование донорных или акцепторных центров, имеющих характерную структуру, в которой межузельный атом водорода туннелирует вокруг более тяжелой примеси замещения, образованной такими атомами как Си, С, Эр О, Вс или Ъа.. Схематическое изображение О-Н туннелирующего центра в Се показано на рисунке 1.7. Предполагается что Н туннелирует между четырьмя идентичными межузельными положениями Тс] вокруг иона кислорода [49].
1.4 Диффузия водорода в полупроводниках
Как отмечалось ранее тот факт, что часто коэффициент диффузии водорода в Се оказывается часто ниже чем ожидалось [49, 67], и вообще имеются большие различия в результатах, может объясняться тем что водород в германии стремится объединяться в молекулы или оказывается захваченным на примеси. Рассмотрим далее теорию этих процессов.
1.4.1 Уравнения диффузии
Диффузия атомов в твердом теле возникает вследствие наличия градиента концентрации этих подвижных атомов. Плотность их потока J и концентрация С связаны так называемым эмпирическим первым законом Фит:
J=-Da-§c (1.3)
где коэффициент пропорциональности И называется коэффициентом диффузии.. Изменение концентрации подвижных атомов во времени задается градиентом плотности потока атомов и описывается вторым законом Фика:
дс зф в2с _ . д . д , , д
т - дх д2х~~ ’ гдх+3ду дг ( )
Для концентрации электронов в полупроводнике п и дырок р имеем:
5п = _ДЛг др_дфр дЬ дх ’ дЬ дх
В случае действия на носители заряда электрического поля Е, плотность потока электронов задается следующей формулой (для дырок аналогично):