Влияние электрического поля на электронные процессы в стеклообразных полупроводниках

• Автор: Файрушин, Альберт Рафикович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1. ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

1.1. Электронная структура халькогенидных стеклообразных полупроводников

1.2. Особенности электронного спектра дефектов с отрицательной корреляционной энергией

1.3. Идентификация собственных дефектов в ХСП

1.4. Влияние электрического поля на.подвижность носителей заряда и ударную ионизацию

1.5. Электрический пробой халькогенидных стеклообразных полупроводников

1.5.1. Пробой коротких разрядных промежутков

1.5.2. Пробой длинных разрядных промежутков

1.6. Постановка и обоснование задач исследования

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И СРЕДСТВ ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Методика исследования

2.2. Экспериментальные образцы
2.2.1. Типы экспериментальных образцов
2.2.2. Стеклообразные полупроводники
2.2.3. Нанесение пленок ХСП
2.2.4. Модификаторы
2.3. Аппаратное обеспечение эксперимента
2.3.1. Требования к измерительным устройствам
2.3.2. Экспериментальный стенд для измерения динамических характеристик пробоя
2.3.3. Стенд для измерения электропроводности пленок ХСП
2.3.4. Измерение временных рядов тока
2.4. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
3.1. Исследования исходных образцов
3.1.1. Методы исследования исходных образцов
3.1.2. Определение состава и структуры пленок селенида и сульфида мышьяка
3.1.3. Определение состава и структуры пленок селенида и сульфида мышьяка, модифицированных комплексами РЗЭ
3.1.4. Измерение оптического поглощения исследуемых пленок
3.1.5. Измерение вольтамперных характеристик
3.1.6. Измерение температурной зависимости электропроводности

3.2. Измерение параметров электрического пробоя коротких разрядных промежутков
3.2.1. Измерение времени задержки и порогового напряжения при импульсном пробое
3.2.2. Время-зависимый пробой
3.2.3. Измерение многократного пробоя
3.2.4. Анализ влияния комплексов РЗЭ на параметры пробоя
3.2.5. Измерение характера шумов при различных электрических полях
3.3. Измерение параметров электрического пробоя длинных разрядных промежутков
3.4. Выводы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОБОЯ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ
4.1. Механизм перколяционного пробоя ХСП
4.2. Моделирование перколяционного пробоя
4.2.1. Влияние электрического поля на генерацию свободного заряда
4.2.2. Моделирование перколяционного канала в электрическом поле
4.3. Заключительный этап перколяционного пробоя
4.4. Оценка возможного применения рассмотренной модели к другим аморфным материалам, атак же элементам энергонезависимой памяти на основе ХСП
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

Актуальность темы. Халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП) были открыты в середине 50-х годов H.A. Горюновой и Б.Т. Коло-мийцем /1/. Выполненные в физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН, а также в ведущих исследовательских центрах мира, исследования свойств этих материалов стимулировали интерес к аморфным материалам и их применению. Совместными усилиями теоретиков и экспериментаторов были разработаны основы физики полупроводниковых материалов с неупорядоченной структурой /2-4/, что позволило понять особенности электронных процессов в них и приступить к созданию принципиально новых материалов с аморфной или близкой к ним структурой. В качестве успешных примеров практической реализации этого направления можно привести широкое применение аморфных полупроводников в солнечных панелях, устройствах отображения информации, а также в качестве оптических запоминающих сред.
Вместе с тем, следует отметить, что, несмотря на весьма впечатляющие достижения, в направлении понимания свойств и применения некристаллических материалов сделан лишь первый шаг.
Одна из принципиальных особенностей некристаллических полупроводников заключается в том, что в них возможна генерация метастабильных дефектов с большими временами релаксации, взаимодействие которых может приводить к изменениям структуры за пределами ближнего порядка. То есть, материалы этого типа можно отнести к средам с памятью. Изучение электронных механизмов, приводящих к возникновению долговременной памяти, представляет принципиальный интерес, как с теоретической, так и прикладной точек зрения. К наиболее перспективным материалам для проведения экспериментов в этом направлении следует отнести халькогенидные стеклообразные полупроводники. Объясняется это тем, что в них имеются,

2.4. Выводы
1. Создана технологическая установка, позволяющая изготавливать пленки ХСП методом термического испарения в вакууме. Конструкцией установки предусмотрено получение пленок из двух источников, что было использовано для модифицирования пленок ХСП летучими органическими комплексами редкоземельных элементов.
2. Разработаны конструкции образцов, позволяющие изучить свойства пленок ХСП в высоких электрических полях наряду с определением их основных электрофизических и структурных свойств.
3. Разработана схема для автоматизированного измерения токовых нестабильностей образца в условиях высокого электрического поля и сохранением массивов данных в памяти компьютера в соответствии с заданной программой. Изготовлена и отлажена соответствующая установка, которая позволила провести автоматическое измерение большого количества образцов с индикацией обработанных результатов измерения на мониторе.
4. Разработана и изготовлена установка, позволяющая проводить измерение электрической проводимости и вольт-амперных характеристик высокоомных образцов в широком диапазоне температур, токов и напряжений.
5. Разработаны и изготовлены импульсные усилители, позволившие подавать на образец одиночные, парные или периодически повторяющиеся импульсы высокого напряжения амплитудой до 4000 В, длительностью от 2 мкс до 10 мс, временем переднего и заднего фронтов, не превышающим 1 мкс.