Диагностика квантовых ям в системе (In, Ga)As/GaAs методом стационарной емкостной спектроскопии

• Автор: Цвелев, Егор Олегович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 151 с. : ил

Оглавление

Список условных обозначений

Введение ;

1. Обзор литературы

1.1. Основные параметры ваАз, йгАэ и твердых растворов ЬзОаЛэ

1.1.1. Основные параметры и свойства соединений ваАв и ЬгАэ

1.1.2. Основные параметры твердых растворов 1пОаАз

1.2. Гетеропереходы

1.3. Обзор экспериментальных данных по величинам разрыва зон на

гетеропереходе в системе 1пОаАзЛЗаАз

1.4. Методы определения величины разрыва энергетических зон на
гетеропереходе
1.4.1. Экспериментальные методы определения величины разрыва зон
1.4.2. Сравнительная оценка методов измерения разрывов зон
1.4.3. Теоретические модели расчета разрыва энергетических зон
1.5. Развитие С-У методики определения параметров
гетероструктур
1.6. Анализ наблюдаемого профиля концентрации носителей
заряда
1.7. Методы расчета потенциала и концентрации носителей в
полупроводниковых структурах
1.7.1. Моделирование поверхностей, интерфейсов полупроводник-
диэлектрик и одиночных гетеропереходов
1.7.2. Моделирование полупроводниковых структур с квантовой ямой..
2. Методика емкостных измерений
2.1. Основы классического метода С-У профилирования
2.2. Учет последовательного сопротивления при анализе вольт-фарадных характеристик контакта металл - полупроводник

2.3. Описание экспериментальной установки
2.3.1. Автоматизированная установка емкостной спектроскопии
2.3.2. Концепция виртуальных инструментов
2.3.3. Система программирования Lab VIEW
2.3.4. Цифровая плата сбора данных PC-DIO-
2.3.5. Виртуальный инструмент емкостного профилирования
2.4. Аппаратная функция емкостного спектрометра
3. Моделирование вольт-фарадных характеристик
полупроводниковых структур с одиночной квантовой ямой
3.1. Расчет концентрации свободных носителей заряда в 20-системе„
3.2. Критерий учета обменного взаимодействия
3.3. Модель самосогласованного решения уравнений Шредингера и
Пуассона
3.4. Уравнение Пуассона
3.4.1. Анализ методов решения уравнения Пуассона
3.4.2. Алгоритм решения уравнения Пуассона
3.5. Уравнение Шредингера
3.5.1. Анализ методов решения дифференциальных уравнений на
собственные значения
3.5.2. Алгоритм решения уравнения Шредингера
3.5.3. Оценка точности решения уравнения Шредингера
3.6. Расчет концентрации свободных носителей в классическом
приближении
3.7. Расчет вольт-фарадной характеристики
3.8. Программа моделирования вольт-фарадных характеристик
полупроводниковых структур с одиночной квантовой ямой
4. Описание структур с квантовой ямой InGaAs/GaAs и методы их
получения
4.1. Технологические аспекты создания тестовых структур

4.2. Описание исследуемых структур
4.3. Контроль качества исследуемых структур
5. Экспериментальное исследование квантовых ям на основе
системы ЬЮаАзЛЗаАя
5.1. Оценка влияния основных параметров квантовых ям на вид
наблюдаемого профиля концентрации
5.2. Анализ экспериментальных вольт-фарадных характеристик
5.3. Исследование температурной зависимости разрыва зоны
проводимости в системе ІпОаАзЛЗаАв
5.4. Моделирование вольт-фарадных характеристик
полупроводниковых структур с одиночной квантовой ямой
5.5. Определение зависимости величины разрыва зоны проводимости
в квантовых ямах ІпОаАзЛЗаАз от состава твердого раствора ямы
5.6. Определение основных параметров тестовых структур с
одиночной квантовой ямой
6. Заключение
Список цитируемой литературы

N(W) = 1 ^ (U7)
æs0 S?dC/dV
w=^~ (1.18)

следует интерпретировать как профиль распределения основных свободных носителей (для структуры металл/ «-полупроводник - электронов). Таким образом:
n(W) =
Çl . (1.19)
eze0S2dC/dV
На основании этого вывода была предложена корректирующая формула для определения профиля легирования [98]:
N{W)=n{W)+—
1 dn(W)
n(w) dW j
(1.20)
е е dW
Здесь У{У) определяется из соотношения (4.2). Однако позднее в работе [98] на основании численного моделирования для структур п+-п и п-п+ со ступенчатым профилем легирования было показано, что определяемые по стандартным и скорректированным соотношениям концентрационные профили не совпадают ни с истинным профилем легирования, ни с пространственным профилем распределения свободных носителей. Поэтому профиль, определяемый из классических соотношений (4.2), (4.3) получил название «Кажущийся» (или «наблюдаемый») профиль легирования. Было показано, что классическая С-У методика обеспечивает пространственное разрешение по глубине порядка радиуса экранирования Дебая

Здесь N0 - локальный уровень легирования в точке IV. Реально для ступенчатого профиля легирования область размытия «кажущегося» профиля составляет несколько Я,р с каждой стороны от истинного положения границ слоев с разной концентрацией примеси.