Расчет энергетических характеристик гетероструктур и барьеров Шоттки, сформированных на политипах карбида кремния

• Автор: Посредник, Олеся Валерьевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Список некоторых сокращений и обозначений

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ БАРЬЕРОВ ШОТТКИ НА КОНТАКТЕ МЕТАЛЛ-ПОЛИТИП SiC И ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ ПОЛИТИПАМИ SiC

1Л .Политипизм SiC

1.2. Теоретические модели электронной структуры контакта металл -полупроводник

1.2.1. Барьер Шоттки

1.2.2. Барьер Мотта-Бардина

1.2.3. Модели Хейне и Терсоффа

1.2.4. Бездефектная модель Мёнха

1.2.5. Модель Людеке с дефектом

1.2.6. Модель Халдейна-Андерсона

1.3.Сводка экспериментальных значений по барьерам Шоттки фв

1.4.Гетеропереходы на основании различных политипов карбида кремния
1.4.1. Модель разрыва зон Шокли - Андерсона
1.4.2. Современные модели гетеропереходов
1.4.3. Гетероструктуры на основе политипов SiC
1.5.Постановка задачи
ГЛАВА 2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЕТЕРОСТРУКТУР, ОБРАЗОВАННЫХ КУБИЧЕСКИМ И ГЕКСАГОНАЛЬНЫМИ ПОЛИТИПАМИ КАРБИДА КРЕМНИЯ
2.1. Оценки энергетических характеристик гетеропереходов 3C-SiC/2H, 4Н, 6Н и 8H-SiC
2.2. Энергетические уровни в квантовых ямах, образующихся на контактах кубического и гексагональных политипов (самосогласованный подход)
2.3. Характеристики спектров излучения квантовых ям, образующихся на гетеропереходах между политипами SiC
Краткие выводы по главе

ГЛАВА 3. БАРЬЕР ШОТТКИ В СИСТЕМЕ МЕ-БЮ
ЗЛ. Модифицированная модель Людеке. Обоснование выбора модели. Выбор параметров модели
3.1.1. Элементарный вывод выражения для числа заполнения дефектного состояния
3.1.2. Общие свойства модифицированной модели Людеке
3.1.3. Определение энергетических параметров модели для карбида кремния
3.2. Природа дефектных состояний в контактах хрома с политипами карбида кремния
3.3. Самосогласованный анализ высоты барьеров Шоттки
Краткие выводы по главе
ГЛАВА 4. ДОМИНИРУЮЩАЯ РОЛЬ КРЕМНИЕВЫХ ВАКАНСИЙ В ФОРМИРОВАНИИ ЗАВИСИМОСТИ ВЫСОТЫ БАРЬЕРА ШОТТКИ ОТ СТЕПЕНИ ГЕКСОГОНАЛЬНОСТИ КАРБИДА КРЕМНИЯ
4.1. Методы расчета электронной структуры вакансий
4.2. Оценки расположения дефектных уровней в запрещенной зоне методом сильной связи
4.3. Сравнительная роль кремниевых и углеродных вакансий
4.4. Зависимость положения локального уровня вакансии в запрещенной зоне
БЮ от политипа
Краткие выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК НЕКОТОРЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
с!> - Волновая функция дефектного состояния в моделе Людеке
£> - степень гексагональности
е - величина заряда электрона
Ес энергия дна зоны проводимости
Еу - энергия потолка валентной зоны
Еа - энергетический уровень дефекта
Её - ширина запрещенной зоны
Ер - уровнь Ферми (химический потенциал)
ДЕс - энергия разрыва зоны проводимости
АЕу - энергия разрыва валентной зоны
ае8 - разрыв запрещенной зоны
- напряженность электрического поле на контакте
С, Со - функции Грина
8с1(1 - затравочная функция Грина дефекта
8сс - затравочная функция Грина проводящей зоны
8т - затравочная функция Грина и валентной зоны
| к> - волновая функция металлического состояния
т* - эффективная масса электрона
т0 масса свободного электрона
N - плотность нескомпенсированных доноров
Ъ - плотностью поверхностных состояний
- поверхностная концентрация дефектных состояний
- поверхностная концентрация кремниевых вакансий
»Зі - объемных концентраций кремниевых вакансий

ЗС/2Н ямы образуются как в зоне проводимости ЗС-81С, так и в валентной зоне 2Н-81С. Электроны локализуются в приконтактном ЗС-слое, дырки - в 2Н-слое.
Таблица 2.1.
Энергетические характеристики (в эВ) ГП, образованного на контакте кубического политипа карбида кремния ЗС-81С с гексагональными
политипами.
8Н 6Н 4Н 2Н
D 0.25 0.33 0.50 1
АЕс 0.42 0.55 0.83 1
AEv 0.04 0.05 0 -0
Eg 2.86 3.0 3.23 3
AEg 0.46 0.60 0.83 0
Примечание: а = 1.67 эВ, х(ЗС) = 4.0 эВ.
Обратимся теперь к оценке энергии локального уровня є0. Эта задача была стимулирована экспериментальными работами [112, 113], где приведены результаты исследований спектров электролюминисценции в структуре р-ЗС-SiC/«'-6H-SiC, а так же исследовавшихся ранее систем p+-3C-SiC/n+-3C-SiC и p+-3C-SiC/w+-6H-SiC (рис.2.2). При пропускании через структуру прямого тока авторы [112, 113] наблюдали неоднородную электролюминесценцию (ЭЛ) по периферии ГС. Кроме того, вклад в свечение давало излучение из-под контакта, отраженное и рассеянное задней стенкой кристалла. В спектрах исследовавшихся структур присутствуют три пика - в красной (1.8-2.1 эВ), зеленой (около 2.36 эВ) и фиолетовой (около 2.9 эВ) областях спектра. Кроме того, в разных структурах присутствует какой либо из двух пиков в синей «I области спектра: 2.60 или 2.73 эВ. Из рис.2.2 видно, что для структуры р'-ЗС-SiC/«+-6H-SiC максимум излучения в зеленой области спектра (hvmax=2.357 эВ), а дляp+-3C-SiC/«+-3C-SiC - hvmsx=2.296 эВ иp -3C-SiC/«+-6H-SiC - /п>тах=2