Нелинейная зависимость высоты барьера от смещения и природа аномалий характеристик контактов с барьером Шоттки

• Автор: Шмаргунов, Антон Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Современные представления об особенностях переноса заряда в контакте металл-полупроводник с барьером Шоттки

1.1 ВАХ контакта металл-полупроводник

1.2 Неоднородность в контактах с барьером Шоттки

1.2.1 Локальное понижение высоты барьера по периферии контакта

1.2.2 Модель флуктуации потенциала Вернера-Гютлера

1.2.3 Модель Танга неоднородности высоты барьера на основе седловых точек

1.3 Модели, учитывающие влияние интерфейсных состояний на вольтамперные

характеристики контактове барьером Шоттки

1.3.1 Модель Бардина
1.3.2 Модель тесного контакта при наличии приповерхностных состояний
1.4 Исследование заряжения полупроводниковых структур при помощи атомносиловой микроскопии с использование метода зонда Кельвина
2 Влияние факторов нелинейности высоты барьера на характеристики идеального контакта
2.1 Нелинейная зависимость высоты барьера от смещения
2.2 Размерные эффекты
2.3 Низкотемпературная аномалия
2.4 Вольтамперная характеристика идеального контакта

3 Исследование эффектов нелинейности высоты барьера в реальных контактах
3.1 Анализ влияния интерфейсных состояний в модели Бардина
3.2 Анализ влияния приповерхностных состояний в модели тесного контакта
3.3 Экспериментальные результаты
3.3.1 Контакты Au-GaAs
3.3.2 Контакты Ni-GaAs
3.3.3 Контакты Ir-GaAs
3.3 Значение эффективной высоты барьера и условий постоянства тока и
напряжения на примере контактов
4 Анализ модели Танга неоднородности высоты барьера в виде седловых точек на примере контактов Au, Ni, Ir и Rh с GaAs
4.1 Вольтамперная характеристка изолированного патча
4.2 Вольтамперная характеристка контакта с гауссовским распределением
характерестического параметра
4.3 Моделирование дисперсии высоты барьера
4.4 Учёт последовательного сопротивления
5 Применение атомносиловой микроскопии для исследования интерфейса в
контакте металл-полупроводник
5.1 Исследование заряжения контакта Au-n-GaAs атомносиловым
микроскопом с применением метода зонда Кельвина
5.1.1 Модификация интерпретации данных метода зонада Кельвина при исследовании контакта металл-полупроводник
5.1.2 Результаты исследования

5.2 Оценка качества интерфейса контакт металл-полупроводник
Заключение
Список литературы
Приложение А Плотность заряда интерфейсных и приповерхностных состояний на границе металл-полупроводник
Приложение Б Методика расчёта профиля потенциала в модели тесного контакта при наличии приповерхностных состояний
Приложение В Вывод выражения полного тока в модели неоднородности Танга
Приложение Г Моделирование дисперсии высоты барьера однотипных контактов в условиях наличия неоднородности по типу Танга
Приложение Д Учёт сопротивления при моделировании модели Танга

ночной величины реальной высоты барьера в связи со слабой зависимостью от температуры и близостью к высоте барьера определённой из ВФХ (например, [15, 101]). Но до настоящего времени эта величина оставалась чисто эмперической. Физического обоснования причины таково поведения <рь„ не было.
Как следует из рисунка, в обоих случаях, с учётом туннелирования и без, проявляется нелинейный характер зависимости эффективной высоты барьера от смещения и, в результате, разнонаправленное изменение измеряемых значений п и <рЬт с ростом смещения. При низкой температуре, рисунок 2.2б, эти эффекты выражены более ярко, так
Рисунок 2.2 - Зависимости показателя идеальности п, измеряемой (<ры„), реальной (Щ,) и эффективной (<рь) высоты барьера и величины =>Щ,„ от смещения при учёте влияния только
сил изображения - 1 и совместного влияния сил изображения и туннелирования - 2: а -Т = 296 К, б - Т = 77 К; области смещений 3-3' и 4-4' соответствуют диапазону токов (10'6-10~4) А для контактов с диаметром 500 мкм и 5 мкм, соответственно; в - потенциал в ОПЗ
как для поддержания режима постоянного тока измерения в этом случае проводятся при более высоких смещениях. Области смещений, ограниченные отрезками линий 3 - 3' и