Исследование полупроводниковых наноструктур на основе систем InGaAs/GaAs, InAs/InGaAs/GaAs и микроструктур на основе соединения Ge2Sb2Te5 методом спектроскопии низкочастотного шума

• Автор: Ермачихин, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Анализ физических основ электрических методов исследования электронных состояний в полупроводниковых микро- и наноструктур

1.1 Метод спектроскопии низкочастотного шума

1.1.1 История развития спектроскопии низкочастотного шума

1.1.2 Спектр шума

1.1.3 Виды шума

1.1.4 Особенности шума вида У/

1.1.5 Генерационно-рекомбинационный шум

1.1.6 Статистика Шокли-Рида-Холла и активационно-дрейфовая модель.

1.2 Метод спектроскопии адмиттанса и вольт-фарадных характеристик

1.2.1 Физические основы метода вольт-фарадных характеристик
1.2.2 Применение метода вольт-фарадных характеристик для исследования полупроводниковых наноструктур
1.3 Метод релаксационной спектроскопии глубоких уровней
1.3.1 Физические основы релаксационной спектроскопии глубоких уровней
1.3.2 Особенности применения релаксационной спектроскопии глубоких уровней для исследования структур с квантовыми ямами
Выводы
Глава 2. Описание измерительного аппаратно-программного комплекса
2.1 Аппаратно-программный комплекс спектроскопии низкочастотного шума
2.1.1 Составные части аппаратно-программного комплекса
2.1.2 Алгоритм измерения спектральной плотности мощности шума
2.1.3 Определение оптимального количества измерений
2.1.4 Параметры аппаратно-программного комплекса
2.2 Аппаратно-программный комплекс спектроскопии адмиттанса и вольт-фарадных характеристик
2.2.1 Параметры аппаратно-программного комплекса спектроскопии адмиттанса и вольт-фарадных характеристик
2.2.2 Алгоритм измерения адмиттансных и вольт-фарадных характеристик
2.3 Аппаратно-программный комплекс вольт-амперных характеристик
2.3.1 Параметры аппаратно-программного комплекса вольт-амперных характеристик
2.3.2 Алгоритм измерения вольт-амперных характеристик
Выводы
Глава 3. Исследование энергетического спектра электронных состояний в полупроводниковых диодных структурах с квантовыми ямами на основе ІпОаАзАлаАз и с квантовыми ямами и слоями квантовых точек на основе ІпАя/ІпОаАз/ОаАз
3.1 Обоснование выбора образцов
3.2 Описание образцов
3.2.1 Описание диодной структуры с квантовыми ямами на основе ЫЗаАзАЗаАз
3.2.2 Описание диодной структуры с квантовыми ямами и слоями квантовых точек на основе ІпАзЛпОаАзЛлаАя
3.3 Вольт-амперные характеристики образцов
3.3.1 Вольт-амперные характеристики диодной структуры с квантовыми ямами на основе МЗаАзАЗаАя
3.3.2 Вольт-амперные характеристики диодной структуры с квантовыми ямами и слоями квантовых точек на основе ІпАзЛпОаАзЛЗаАя
3.4 Вольт-фарадные характеристики образцов
3.4.1 Вольт-фарадные характеристики диодной структуры с квантовыми ямами на основе МгаАзЛЗаАз
3.4.2 Исследование проводимости образца диодной структуры с квантовыми ямами на основе МЗаАз/ОаАз

3.4.3 Вольт-фарадные характеристики диодной структуры с квантовыми ямами и слоями квантовых точек на основе ІпАз/ТпОаАзЛлаАз
3.4.4 Исследование проводимости образца диодной структуры с квантовыми ямами и слоями квантовых точек на основе ІпАз/ІпОаАз/ОаАз
3.5 Исследование образцов методом релаксационной спектроскопии глубоких
уровней
3.5.1 Исследование диодной структуры с квантовыми ямами на основе ІпОаАз/ОаАя
3.5.2 Исследование диодной структуры с квантовыми ямами и слоями квантовых точек на основе ІпАяЛпОаАз/ОаАз
3.6 Исследование образцов методом спектроскопии низкочастотного шума
3.6.1 Модель генерации низкочастотного шума в полупроводниковых барьерных структурах
3.6.2 Разработка методики исследования и алгоритма измерений спектральной плотности мощности низкочастотного шума
3.6.3 Исследование спектральной плотности мощности низкочастотного шума диодной структуры с квантовыми ямами на основе 1пОаАзАлаАз .
3.6.4 Исследование спектральной плотности мощности низкочастотного шума диодной структуры с квантовыми ямами и слоями квантовых точек
на основе InAs/InGaAs/GaAs
Выводы
Глава 4. Исследование влияния содержания Bi на шумовые характеристики пленок GST225 в фазах аморфного и кристаллического состояния
4.1 Обоснование выбора образцов
4.2 Описание образцов GST
4.3 Вольт-амперные характеристики образцов GST
4.4 Исследование спектральной плотности мощности низкочастотного шума в
образцах GST
Выводы

связанного с небалансом заряда между распределением легирования ЛЦх) и найденным из экспериментальной вольт-фарадной зависимости «кажущимся» профилем распределения основных носителей заряда, с использованием соотношения [56, 107]:
АЕс=-
~2 Vr ' Гп2Ncl'
J_Nd (х) - п (x)Jx - Xj )dx - JcTln
лг ' (1-20>
где П],2 — асимптотические величины легирования слева и справа вдали от гетероперехода, Neu Nc2 - эффективная плотность состояний в соответствующей зоне проводимости, Т - температура, х,- — координата положения металлургической границы гетероперехода [102].
Однако в большинстве случаев распределение электронов, получаемое с помощью вольт-фарадного профилирования, отличается от истинного, а исследуемые гетероструктуры не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к структурам, предназначенным для аналитического расчета разрывов зон. При определении разрывов зон методом ВФХ в основном используются численные методы, базирующиеся на самосогласованном решении уравнений Шредингера и Пуассона [105].
В [109] представлены экспериментальные результаты по исследованию разрыва зоны проводимости в гетероструктурах InxGai.xAs/GaAs с КЯ, полученные с помощью рассмотренного анализа [102].
В структурах с КТ с помощью метода ВФХ нельзя получить информацию об энергетических характеристиках квантовых точек, так как, с одной стороны, квантовые точки из-за различия в размерах имеют определенный разброс электрофизических параметров, с другой стороны, для получения математической модели требуется многократное самосогласованное решение трехмерных дифференциальных уравнений, что является затруднительным. Поэтому в таких структурах для исследования электрофизических свойств КТ необходимо использовать комплекс методов исследования, а метод ВФХ в основном используется для получения профилей распределения концентрации носителей заряда.
В р-n-структур ах с квантовыми точками InAs/GaAs, полученных методом