Диффузионные структуры на основе арсенида галлия, легированного Fe и Cr

• Автор: Прудаев, Илья Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 194 с. : ил.

Список основных обозначений, используемых в тексте

ак - градиент концентрации примеси в 003 электронно-дырочного перехода; А, - обозначение атома в междоузлии решетки кристалла;
А$ - обозначение атома в узле решетки кристалла; с - безразмерная величина принимающая значения от 30 до 130;

С - электрическая емкость;

Авос - толщина высокоомного слоя;

<4- толщина базы 8-диода (тг-слоя);

О - коэффициент диффузии;

А - коэффициент диффузии атомов по междоузлиям;

Ак - коэффициент диффузии вакансий;

А> - коэффициент диффузии хрома в ОаАя;

А'е - коэффициент диффузии железа в ОаАэ;

А„- коэффициент диффузии электронов; е - элементарный заряд;
Е, - энергия ионизации глубокого акцептора в полупроводнике;
Д/-энергия ионизации мелкого донора в полупроводнике;
Есг - энергия ионизации атомов хрома в ОаЛэ;
Ае - энергия ионизации атомов железа в СаАв;
А - энергия потолка валентной зоны полупроводника;
Ес - энергия дна зоны проводимости полупроводника;
Е (О) ~ энергия активации температурно-зависимого процесса (Аррениуса); Её - ширина запрещенной зоны полупроводника;
£0-е - абсолютная диэлектрическая проницаемость;
Д—энергия уровня Ферми;
АП; (Ар) - энергия квазиуровня Ферми для электронов (дырок);
/- электрически ток;
/п - ток переключения 8-диода; у - плотность электрического тока;
к - постоянная Больцмана;
1„ - диффузионная длина электронов;
Ln— дрейфовая длина для электронов;
т - безразмерная величина принимающая значения от 1/5 до 2; д (цхл, ftp) - подвижность (электронов, дырок); п (?Г) - концентрация электронов;
щ - собственная концентрация носителей заряда в полупроводнике;
N— концентрация атомов примеси в кристалле;
Ni - концентрация атомов примеси в междоузлиях решетки кристалла;
Ny- концентрация вакансий в кристалле;
Ns - концентрация атомов примеси в узлах решетки кристалла;
Ns - поверхностная концентрация атомов (растворимость);
NCt - концентрация атомов Сг в GaAs;
NFe - концентрация атомов Fe в GaAs;
N, (N!o) - концентрация глубокого акцептора в полупроводнике;
Nd - концентрация мелкого донора в полупроводнике;
эффективная плотность энергетических состояний в валентной зоне;
N° - эффективная плотность энергетических состояний в зоне проводимости; р (рг) - концентрация дырок;
-Pas ( рлх. ) - давление паров четырехатомных молекул мышьяка;
R - электрическое сопротивление;
i?*- электрическое сопротивление базы S-диода (я-слоя);
Rs - сопротивление растекания;
р - удельное электрическое сопротивление;
рК - удельное электрическое сопротивление 71-слоя;
S- площадь;
( - время;
tCr - время диффузии хрома в GaAs; tFe - время диффузии железа в GaAs;
tn - время собственного переключения S-диода в открытое состояние;

13 - время задержки переключения Б-диода;
/■„ - время восстановления обратного сопротивления Б-диода;
Т- температура;
7° - температура диффузии хрома в ОаАз;
- температура диффузии железа в ваАв;
& - нестабильность переключения (джиттер) в-диода;
т,- - время жизни собственных носителей заряда в полупроводнике;
т„ - время жизни электронов в полупроводнике;
в - эффективное время генерации вакансий в объеме кристалла;
17- напряжение;
11„р - напряжение лавинного пробоя электронно-дырочного перехода;
1/п - напряжение переключения Б-диода;
1/к - контактная разность потенциалов электронно-дырочного перехода;
V - обозначение вакансии в кристалле;
)¥- ширина области объемного заряда (003) электронно-дырочного перехода; 1¥1[р - ширина 003 перехода в предпробойном состоянии;
Жлз- волновое сопротивление линии с распределенными параметрами; х - пространственная координата;

обоих переходов почти совпадает. При токах более 1-3 А ВАХ близка к линейной с величиной остаточного сопротивления -10 Ом.
Стоит отметить, что токи переключения н+-тг-у-и~структур на 1-1.5 порядка ниже, чем в аналогичных структурах тг-у-и-типа, а напряжения переключения на 10-20% ниже.
Температурная зависимость тока на всех участках ВАХ до напряжения переключения описывается экспонентой. Для участка генерационного тока энергия активации равна ~ 0.72 эВ для обеих полярностей, что примерно равно половине ширины запрещенной зоны ваАз. Ток переключения также растет с температурой с энергиями активации 0.52 эВ и 0.65 эВ для п-%- и тг-г-переходов соответственно. Температурная зависимость показателя экспоненты у (см. формулу (1.21)) указывает на то, что в структуре имеет место микроплазменный лавинный пробой.
1.2.3. Влияние геометрических размеров структуры на ВАХ в-диодов
К геометрическим параметрам, влияющим на ВАХ диффузионных Б-диодов, следовало бы относить следующие: 1 - толщина высокоомных слоев; 2 - площадь тг-у-персхода; 3 - градиент концентрации примеси в области перехода. Что касается первого, то при диффузии создается как л- так и у-область, однако, эксперимент показал, что толщина последней составляет не более 1-2 мкм [б]. Так как обычно толщина ж-области составляет более 10 мкм, то при исследовании становится удобно пользоваться иной терминологией: объединять л- и у- области и вести речь о (суммарном) высокоомном слое. Результаты исследования влияния толщины высокоомного слоя на статические характеристики Б-диодов представлены в [6,64,73]. Данные по влиянию площади тг-г-перехода на характеристики Б-диодов в печати не были обнаружены. Влияние градиента концентрации примеси в ООЗ ранее не принималось во внимание. При анализе результатов исследования диффузионных структур полагали, что в процессе диффузии хрома или железа в ОаАэ формируется резкий переход [58,60,64,69 и др.]. Однако, наши