Исследование влияния добавок Pb, Sn, Tl, Bi на электрофизические свойства систем Ge-Se и Ga-Te

• Автор: Дьяков, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Рязань
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. НЕУПОРЯДОЧЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, МОДЕЛИ

ТОКОПЕРЕНОСА И МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ХСП

1.1. Виды неупорядоченных систем

1.2. Классификации неупорядоченных систем

1.3. Модели энергетических зон в неупорядоченных полупроводниках

1.4. Механизмы токопереноса в некристаллических веществах

1.5. Методы получения халькогенидных стеклообразных полупроводников

1.5.1. Метод получения обьемных ХСП

1.5.2. Получение аморфных пленок методом

термического напыления
1.5.3. Получение аморфных пленок методом плазмохимического осаждения из газовой фазы
1.6. Основные результаты и выводы по первой главе
ГЛАВА II. МЕТОДИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ
2.1. Электропроводность
2.2. Термоэдс
2.3. Оптические измерения
2.4. Методика измерения параметров переключающих элементов
2.5. Основные результаты по второй главе
ГЛАВА Ш.МОДЕЛЬ ИНВЕРСИИ ТИПА ПРОВОДИМОСТИ
В ХСП И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ Се-ве И Са-Те
3.1. Модели инверсии типа проводимости в ХСП
3.1.1. Структурный подход
3.1.2. Электронный подход
3.1.3. Кванто-химическая модель инверсии типа проводимости в ХСП
3.2. Электрофизические свойства системы Се-ве
3.2.1. Зависимость химического состава пленок системы ве - 8е от технологических параметров осаждения методом ПХОГФ
3.2.2. Структурные исследования системы ве - ве
3.2.3. Оптические и электрофизические измерения
для системы Сех8еюо-х

3.2.3. Сравнение свойств образцов GexSeioo-x> полученных
различными методами
3.3. Неупорядоченные полупроводники системы
Ga - Те - X (X - Pb, Sn, Т1)
3.3.1. Электрофизические свойства объемных и пленочных образцов системы Ga- Те - Pb
3.3.2. Электрофизические свойства объемных и пленочных образцов системы Ga-Te-Tl
3.3.3. Электрофизические свойства объемных и пленочных образцов системы Ga-Te-Sn
3.3.4. Сравнение электрофизических свойств
Ga - Те - X (X - Pb, Sn, Т1)
3.4. Основные результаты и выводы по третей главе
Глава IV. ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ДРУГИЕ
ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ СТЕКЛООБРАЗНЫХ
ПОЛУПРОВОДНИКОВ
4.1. Переключающие элементы на основе системы
Ga-Te-X (X- Pb, Sn, Tl)
4.1.1. Эффект переключения в приборах на основе стеклообразных полупроводников
4.1.2. Зависимость переключающих характеристик от конструкции элемента
4.1.3. Влияние Pb, Sn, Т1 на параметры переключающих элементов на основе системы Ga-Te
4.2. Разработка тонкопленочного полевого транзистора
на основе ХСП
4.2.1. Расчет геометрических размеров ТПТ
4.2.2. Расчет статических вольт-амперных характеристик
4.3. Основные результаты и выводы по четвертой главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Начало создания приборов на основе стеклообразных полупроводников было положено открытием Коломейцем Б. Т. и Лебедевым Э. А. в 1963 г эффекта переключения в халькогенидных стеклообразных полупроводниках (ХСП). Наличие эффекта переключения с “памятью” и без памяти, повышенная радиационная стойкость послужили предпосылкой для создания на основе ХСП активных элементов, которые обладают широкими функциональными возможностями. На базе эффекта переключения с “памятью” можно создавать коммутирующие пороговые приборы, логические схемы с “памятью” с высокой скоростью считывания, схемы многозадачной логики и так далее. Одним из наиболее перспективных направлений применения ХСП является создание ре-программируемых постоянно запоминающих устройств с электрической перезаписью информации, устойчиво работающих при повышенных уровнях радиации. Для создания таких устройств необходим не только элемент памяти, устойчиво работающий при повышенных уровнях радиации, но и устройства, управляющие его работой в этих же условиях.
В настоящее время для создания элементов памяти используется состав (ЗеиТеиМ. Элемент памяти на основе этого состава обладает хорошими переключающими характеристиками и высокой стабильностью переключения. Недостатком является относительно высокое пороговое напряжение, в зависимости от конструкции оно составляет от 15 до 25 В. Длительное время для создания переключающих элементов использовали ХСП состава ОеюБцгАззоТе,^, предложенного С. Овшинским. Дальнейшие исследования показали, что при частичной замене Ое и Б1 на Оа в этом составе увеличивается стабильность электрических параметров. В более поздних работах показано, что добавление РЬ, БЬ, Си в халько-генидные стеклообразные полупроводники на основе системы Те—йе приводит к уменьшению порогового напряжения. Для данной системы обнаружена корреляция между средней энергией химической связи системы и пороговым напряжением переключения. Следовательно, для создания стабильных переключающих

чина / постоянна только в ограниченном интервале температур, и, следовательно, величина (Ес — Ер)о, определяемая из эксперимента, не соответствует половинной ширине запрещенной зоны при О К.
Из выражений (1.9) и (1.10) следует, что при переносе носителей заряда по распространенным состояниям валентной зоны и зоны проводимости подвижность слабо зависит от температуры, а энергия активации проводимости определяется энергией активации концентрации свободных носителей заряда. На рис. 1.10 представлена температурная зависимость проводимости для данного типа токопереноса (участок I).
Второй механизм проводимости связан с переносом носителей заряда по локализованным состояниям в хвостах зон (см. рис. 1.9). Локализованные состояния, расположенные ниже дна зоны проводимости для электронов и выше потолка валентной зоны для дырок на величину 0,1...0,2эВ, оказывают влияние на движение носителей тока. Ловушки в области хвостов многократно захватывают носителей тока и уменьшают подвижность. В этом случае подвижность носителей заряда может быть определена выражением
где Урр, - частота прыжков фононов; К - расстояние, покрываемое за один пры-
до и после прыжка; ехр(—2 аЩ - множитель, зависящий от перекрытия волновых функций.
При комнатной температуре прыжковая подвижность составляет величину
входит экспоненциальный множитель, связанный с энергией активации прыжка, это обусловливает экспоненциальную зависимость дрейфовой подвижности от температуры. В этом случае в энергию активации электропроводности входит
(1.13)

жок; ехр больцмановский фактор; W - разность энергий в состояниях

порядка 10 2 см2-В '-с ' (к,/, ~ 1013 с '). Как видно, в выражение для подвижности