Перенос заряда в аморфных диэлектрических слоях структур металл-диэлектрик-полупроводник в сильных электрических полях

• Автор: Агафонов, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 176 c. : ил

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРОЦЕССОВ В МДП-СТРУКТУРАХ

§ І.І. Общие закономерности протекания тока в

аморфном диэлектрике МДП-структуры

§1.2. Нестабильность электрофизических характеристик МДП-структур

Глава II. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ИНЖЕКЦИИ ЗАРЯДА В ШИРОКОЗОННЫЙ АМОРФНЫЙ ДИЭЛЕКТРИК МДП-СТРУК-ТУР И ИХ СВЯЗЬ С НЕСТАБИЛЬНОСТЬЮ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ

§ 2.1. Особенности электронных процессов при

инжекции заряда в широкозонный аморфный диэлектрик МДП-структур

§ 2.2. Переходные процессы в МДП-етруктурах при знакопеременной инжекции носителей заряда из полупроводника
§ 2.3. Переходные процессы при двухполярной инжекции зарядов в широкозонный диэлектрик с большим числом центров захвата

Глава III. ПЕРЕНОС ЗАРЯДА В АМОРФНЫХ ДИЭЛЕКТРИКАХ НА

ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

§ 3.1. Температурная зависимость энергии активации проводимости аморфных диэлектрических материалов
§ 3.2. Проводимость аморфных полупроводников
с потенциальными флуктуациями краев зон подвижности
§ 3.3. Теория переноса заряда в сильных электрических полях, основанная на изменении уровней энергии локализованных состояний в щели подвижности
А. Перестройка энергетического распределения локализованных состояний в щели подвижности во внешнем электрическом поле
Б. Перенос заряда по зоне подвижности аморфного
полупроводника в сильных электрических полях
§ 3.4. Анализ экспериментальных данных по переносу заряда в аморфном нитриде кремния в сильных электрических полях
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛАКСАЦИИ ЗАРЯДА ЗАХВАЧЕННОГО В ДИЭЛЕКТРИКЕ МДП-СТРУКТУРЫ ПРИ МНОГОКРАТНЫХ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯХ
§ 4.1. Туннельная релаксация заряда в МДП-структу-рах с учетом скомпенсированного заряда в объеме диэлектрика
§ 4.2. Перенос заряда в диэлектрике в электрических полях, созданных захваченным зарядом в МДП-структуре
§ 4.3. Влияние фотовозбуждения на процесс релаксации заряда, захваченного в аморфном нитриде кремния
§ 4.4. Влияние толщины аморфного нитрида кремния на время хранения заряда в деградированных МНОП-элементах памяти
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Программа FTT . F Т/V для исследования переходных процессов в МДП-структур ах
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Программа CCV14 FT/V для исследования стационарной проводимости МДП-структур
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Интерес исследователей к изучению электронных процессов в аморфных диэлектриках МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) -структур стимулируется двумя основными факторами. Первый - это очевидность перспектив практического применения МДП-структур /I/. Одним из направлений интенсивных исследований является разработка оптоэлектронных, энергонезависимых запоминающих устройств на основе МДП-структур. В таких структурах можно длительное время хранить заряд, захваченный на глубокие локализованные состояния /2,3,4 в широкозонном аморфном диэлектрике.
Второй фактор определяется фундаментальным значением исследований физической природы явлений в некристаллических веществах.
С этой точки зрения исследования процессов переноса заряда в аморфных диэлектриках, природы и энергетического распределения локализованных состояний в щели подвижности имеют важное научное значение /5/.
Функционирование МДП-элементов памяти сопряжено с наличием сильных электрических полей (''’ТО В/см) в диэлектрике. Известные теории переноса заряда в сильных полях основаны на ранних работах Френкеля /б/ и Онзагера /7/. Общим для них является классический анализ влияния внешнего электрического поля на движение частицы в кулоновском поле центра захвата. Однако для того, чтобы получить соответствие между этими теориями и экспериментальными результатами полевой зависимости проводимости аморфных диэлектрических материалов требуются дополнительные предположения и введение эмпирических параметров /8,с.560/.
Особенности температурной зависимости проводимости аморфных полупроводников достаточно детально исследованы /8/. Как правило,

рик МДП-структуры. При этом все большая часть инжектированных в
диэлектрик носителей проходит к металлическому контакту, не захватываясь на ловушки. Увеличение величины сквозного тока Оес(/ь) ,
отражающее изменение проводимости диэлектрика МДП-структуры при
деградации, с ростом происходит до величины, которая связана с током инжекции носителей из полупроводника (рис.2.б).
Из физических соображений ясно, что аналогичный механизм образования скомпенсированного заряда может происходить и в области диэлектрика 0 < х ^ х<, у границы диэлектрика с полупроводником. При описании образования скомпенсированных зарядов здесь необходимо изменить уравнение (2.11), с тем чтобы учесть туннельный уход захваченных носителей в полупроводник и, возможно, имеющую место /79/ эффективную рекомбинацию между инжектированными в диэлектрик электронами и дырками вблизи границы полупроводник-диэлектрик. Доказательство того, что и в этой области диэлектрика имеет место эффект компенсации будет дано в главе 1У при исследовании туннельной релаксации заряда деградированных МДП-структур.
Таким образом в данном параграфе теоретически исследовались переходные процессы в МДП-структурах при знакопеременной инжекции носителей заряда из полупроводника в широкозонный диэлектрик с большим числом центров захвата. Установлено, что в диэлектрике вблизи границы с полупроводником образуется область с близкими
К единичным предельными заселенностями электронных ловушек
. н.
и дырочных ловушек $ п.р . Показано, что при многократных переключениях МДП-элементов памяти происходит распространение этой области в диэлектрике к границе раздела диэлектрик-металл, которое сопровождается изменением характеристик элементов памяти (деградационные явления). Исследована упрощенная модель переходных процессов, в которой из возможных каналов ухода инжектированных носителей заряда из объема диэлектрика учитывается только