Влияние электрического поля на скорость оптических и термических переходов с глубоких уровней в арсениде галлия

• Автор: Трифонов, Олег Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Глава 1. Влияние электрического поля на вероятность безызлучательных и оптических переходов с участием глубоких центров в ваАя.

1.1 Основные электрофизические свойства ваАя.

1.2 Дефекты в ваАя

1.2.1 Примеси

1.2.2 Собственные дефекты

1.2.2.1 Ловушка ЕЬ2

1.2.2.2 Комплексы Уаа

1.3 Электронно-колебательные переходы в

полупроводниках в присутствии электрического поля

1.3.1 Однокоординатная модель

1.3.2 Модели, описывающие электроннц- колебательные переходы с глубоких примесных центров в сильных электрических ПОЛЯХ
1.4 Выводы
Глава 2 Создание барьеров Шоттки ТГСаАя и
исследование их электрических характеристик
2.1 Создание на исследуемых пластинах СаАя:Те поверхностно - барьерных контактов металл-полупроводник
2.2 Методика и погрешности измерения распределения концентрации дефектов вблизи контакта металл-полупроводник. Расчет концентрационных профилей барьеров Шоттки
2.3 Исследование вольт-амперных характеристик барьеров Шоттки
2.3.1 Измерение прямых вольтамперных характеристик и определение высоты потенциального барьера
2.3.2 Применение методов рекомбинационной спектроскопии для определения параметров глубоких уровней
2.3.3 Исследование обратных вольтамперных характеристик барьеров Шоттки
2.4 Исследование спектров термостимулированной емкости барьеров Шоттки
2.4.1 Установка для измерения термостимулированной емкости. Методика эксперимента
2.4.2 Определение параметров глубоких уровней с учетом температурных зависимостей коэффициентов захвата
2.5 Выводы

Глава 3 Исследование спектров фотолюминесценции
3.1 Экспериментальное определение форм-функции
оптического перехода по спектрам фотолюминесценции
3.1.1 Методика измерения спектров фотолюминесценции
3.1.2 Спектры фотолюминесценции эпитаксиальных слоев
ваАз
3.1.3 Расчет форм-функции излучения для комплекса
^оаТсдз в СаАэ из экспериментальной полосы люминесценции
3.2 Расчет моментов форм-функций оптических
переходов и анализ характеристик электронных переходов
3.2.1 Расчет первых моментов полос излучения
комплексов Ус,аТЄд5
3.2.2 Анализ моментов полос излучения комплексов
УоаТЄд5
3.3 Определение параметров электрон-фононного
взаимодействия. Построение конфигурационно-координатных диаграмм
3.4 Выводы
Глава 4 Расчет вероятности оптических переходов в
сильных электрических полях
4.1 Расчет вероятности термополевых переходов
4.1.1 Квантово-механический расчет вероятности
безызлучательного перехода с локализованных состояний глубоких центров
4.1.2 Расчет вероятности фотоионизации глубоких
центров в сильных электрических ПОЛЯХ
4.2 Измерение сечений фотоионизации электронов на
глубоком центре комплекса УоаТеА5 в ваАв
4.3 Расчет форм-функции полосы оптического
поглощения комплекса УсаТеА8
4.3.1 Расчет форм-функции полосы поглощения
комплекса УааТед5 из экспериментальных спектров сечения фотоионизации
4.3.2 Расчет форм-функции полосы поглощения
комплекса УсаТед8 из форм-функции полосы его
излучения
4.3.3 Сравнение форм-функций полосы поглощения комплекса УоаТеА5, полученных разными методами
при различных полях

4.3.4 Моделирование полевой зависимости вероятности
фотоионизации, комплекса УцаТеА5 в ваАя. на основании форм-функции полосы оптического поглощения 11
4.4. Влияние термополевых процессов на обратные ВАХ
4.5 Выводы
Глава 5 Анализ механизмов переноса тока,
определяющих характер обратных вольт-амперных характеристик полупроводниковых
приборов на основе СаАя
5.1 Описание образцов. Влияние процессов нестационарного изменения степени заполнения глубоких уровней ЕЬ2 на спектр
термостимулированной емкости
5.2 Вольтамперные характеристики
5.2.1 Экспериментальное определение и моделирования
дифференциального показателя наклона
5.2.2 Определение соотношения коэффициентов захвата
глубоких центров методами рекомбинационной спектроскопии
5.3 Моделирование процессов туннельной
рекомбинации
5.4 Выводы
Основные выводы
Список использованной литературы

Также значения высоты потенциального барьера были определены из измеренных вольт-фарадных характеристик. Для этого были построены
Отрезок, отсекаемый на оси напряжения, определяет контактную разность потенциалов £/*. Далее величину высоты барьера можно определить по формуле [121]:
где слагаемое кТ/е возникает за счет вклада в электрическое поле хвоста функции распределения основных носителей, а Еп - энергетическое расстояние между дном зоны проводимости и уровнем Ферми, которую можно вычислить, если известна концентрация легирующей примеси п.
Полученные по формуле (2.3.4) значения срь лежали в интервале 0.74+0.76 эВ. Как видно, результаты расчетов высоты барьера из вольт-фарадных измерений совпадают с (рь, рассчитанной из вольтамперных характеристик с точностью до 0.02 эВ. Таким образом, контакты являлись барьерами Шоттки с высотой потенциального барьера 0.72±0.03эВ.
2.3.2 Применение методов рекомбинационной спектроскопии для определения параметров глубоких уровней.
Одним из важнейших процессов в работе полупроводниковых приборов является рекомбинация в области пространственного заряда (ОПЗ) [142, 144]. Особенно важную роль процессы рекомбинации играют в активных элементах, работающих в аналоговом режиме. Впервые этот механизм образования тока был рассмотрен Шокли, Нойсом и Са [144], а
зависимости 1 /С2 = /((/).
(2.3.4)
(2.3.5)