Неравновесная проводимость полупроводников и структур металл - полупроводник - металл

• Автор: Ромашин, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 102 с. : 11 ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ЯВЛЕНИЯ И ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦЕ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ И АКТИВНЫХ ГАЗОВ

1.1 Структура поверхности полупроводников

1.2 Поверхностные электронные состояния

1.3 Адсорбция и десорбция газа на полупроводниках

1.4 Гетерогенная рекомбинация атомов

1.5 Методы получения тонких полупроводниковых пленок

1.6 Методы исследования процессов на границе твердых тел и активных газов

1.7 Хемоэмиссия электронов с поверхности твердых тел в газовую среду
1.8 Неравновесная хемопроводимость полупроводников
1.9 Проводимость в неупорядоченных системах
1.10 Горячие электроны в металлах и полупроводниках
1.11 Постановка задачи
ГЛАВА 2 МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Экспериментальная установка
2.2 Получение структур металл-полупроводник-металл
2.3 Получение тонких пленок
2.4 Методика эксперимента
ГЛАВА 3 ЯВЛЕНИЕ ХЕМОЭМИССИИ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ
МЕТАЛЛА В ПОЛУПРОВОДНИК
3.1 Эффект влияния электронного возбуждения металлической пленки в ходе гетерогенной химической реакции на сопротивление структуры металл-полупроводник-металл
3.1.1 Экспериментальные результаты
3.1.2 Обсуждение результатов
3.2 Эффект преобразования энергии, выделяющейся на поверхности структуры металл-полупроводник-металл при протекании гетерогенной реакции, в энергию электрического тока
3.3 Влияние окисной пленки на поверхности полупроводника на эмиссию электронов из металла в полупроводник
3.4 Получение тонких пленок германия и их структура
3.5 Неравновесная хемопроводимость тонких пленок германия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Последние достижения современной микроэлектроники основываются на результатах исследований физики твердого тела. Разнообразные процессы, протекающие на поверхности твердых тел, находятся в сфере внимания таких областей науки, как физика полупроводников, физика плазмы, оптика, физическая электроника, космические исследования, химия твердого тела, гетерогенный катализ. Эти процессы служат основой многих высокотехнологичных производств. Развитие современной микроэлектроники с ее стремлением к микроминиатюризации привело к такому положению вещей, когда информация о процессах, происходящих на границе полупроводника и газовой смеси, может иметь прямое отношение к физическим явлениям, лежащим в основе работы прибора. В связи с чем многие проблемы, имеющие отношение к системе газ - твердое тело, обусловлены также нуждами полупроводникового приборостроения и микроэлектронной промышленности.
Явления, возникающие на границе твердого тела и атомно-молекулярной газовой смеси, сложны и многообразны. Взаимодействие атомов и молекул с твердыми телами сопровождается перераспределением поверхностных химических связей, изменением спектра поверхностных электронных состояний, структурными перестройками. Возникающие при протекании гетерогенных реакций люминесценция, распыление поверхности, эмиссия электронов несут информацию о химическом составе, структуре и электронном спектре поверхности, о кинетике и механизме химических превращений и об активной газовой атмосфере. Регистрация эффектов, сопровождающих поверхностные реакции, дает чувствительный инструмент для изучения процессов на границе газа с твердым телом, для решения научных и технологических задач катализа, плаз-мохимии, микроэлектроники, выращивания тонких пленок, космического материаловедения.
При протекании гетерогенных химических реакций на границе твердых тел и газов стабилизация молекул промежуточных веществ и продукта обусловлена энергообменом между реагирующими частицами и поверхностью

гать ~ 0,001%. Абсолютная локальная чувствительность метода составляет ~ 10“15 г.
В качестве зондирующего пучка используются электроны с энергией 10 — 30 эВ. При такой энергии электроны проникают в твердое тело на глубину около 1 мкм и могут отклоняться от первоначального направления также на ~ 1 мкм. Этим определяется наименьший анализируемый объем (~ 1 мкм3).
Сканирование, необходимое для построения растрового изображения объекта, организуется за счет того, что электронный зонд отклоняется с помощью электромагнитных катушек, питаемых от генератора пилообразных колебаний. При этом на экране электронно-лучевой трубки модулируется яркость изображения в зависимости от химического состава и характера рельефа поверхности.
Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФС). При облучении поверхности вещества фотонами могут протекать различные процессы, в том числе образование фотоэлектронов, рассеяние фотонов, фотодесорбция атомов и молекул с поверхности. Суть метода РФС состоит в получении фотоэлектронных спектров, т.е. измерении кинетической энергии внутреннего или валентного электрона, выбитого квантом известной энергии электромагнитного излучения [35,49, 57].
С помощью РФС по спектру фотоэлектронов можно проводить качественный и количественный анализ состава поверхности. Спектр фотоэлектронов представляет собой зависимость числа фотоэлектронов, попадающих в детектор, от величины их кинетической энергии. По кинетической энергии, учитывая поправку на работу выхода спектрометра, находят энергию связи. Окончательный анализ химического состава образца проводится по спектру интенсивности фотоэлектронов от энергии связи.
Электронная оже-спектросколия (ЭОС]. Оже - спектроскопия позволяет анализировать состав нескольких приповерхностных слоев образца. В этом методе электроны, бомбардирующие образец, имеют энергию 1 - 5 кэВ, достаточную для выбивания электронов атомного остова из атомов поверхности [35,