Спектроскопия адмиттанса полупроводниковых наногетероструктур

• Автор: Зубков, Василий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 334 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.

2.1.
2.2.
2.3.

Введение
Список условных обозначений 1 б
Физические основы адмитгансных методов исследования
полупроводников
Зонные диаграммы р-п перехода и барьера Шоттки. Об
ласть обеднения полупроводника
Емкость области объемного заряда р-п перехода и барье
ра Шоттки
Приближение полного обеднения. Малосигнальное при
ближение
Особенности емкостного профилирования концентрации
носителей заряда
Эквивалентные схемы измерений. Учет последовательно
го сопротивления при анализе вольт-фарадных характеристик
Емкостное профилирование гетеропереходов в полупро
водниках
Энергетические зонные диаграммы гетеропереходов
Вольт-емкостные характеристики гетеропереходов
Определение профиля легирования вблизи изотипного
гетероперехода с учетом различия диэлектрической проницаемости слоев
Проблема измерения разрыва энергетических зон в гете
ропереходах
Теоретические модели расчета разрыва энергетических
2.5.
2.6.

2.8.
2.9.

3.1.
3.2.
3.3.
3.3.1.
3.3.2.
3.3.3.
3.3.4. 4.

Определение разрыва энергетических зон и встроенного
на гетерогранице заряда в изотипных гетеропереходах из емкостных характеристик
Численное решение уравнения Пуассона для изотипного
гетероперехода
Автоматизированная установка емкостной спектроскопии
Учет аппаратной функции емкостного спектрометра
Экспериментальные результаты по емкостному профили
рованию изотипных гетеропереходов p-Alo.2Gan.8As/p-Alo.5Gao.5As
Контроль качества гетерограниц методом вольт
фарадного профилирования
Математическое моделирование вольт-фарадных характе
ристик гетероструктур с квантовыми ямами Обзор аналитических моделей
Численные методы моделирования вольт-фарадных ха
рактеристик с учетом реального вида потенциала квантовой ямы
Моделирование вольт-фарадных характеристик гетерост
руктур с квантовыми ямами с помощью самосогласованного решения уравнений Шредингера и Пуассона Расчет концентрации носителей заряда
Расчет распределения электростатического потенциала
Моделирование вольт-фарадных характеристик нано
структур с широкой квантовой ямой
Построение вольт-фарадной зависимости
Диагностика гетероструктур с квантовыми ямами мето
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
4.7.
4.8.
4.9.
4.10. 5.
5.1.
5.2.
дом вольт-фарадных характеристик
Состояние дел по определению разрывов энергетических 122 зон в наногетероструктурах
Обоснование использования метода вольт-фарадного 126 профилирования для диагностики гетероструктур с квантовыми ямами. Субдебаевское разрешение
Особенности гетероструктур с напряженными квантовы- 131 ми ямами
Подготовка образцов наногетероструктур с квантовыми
ямами ІгцОаі.хАзЛЗаАз для вольт-фарадных измерений Контроль качества исследуемых структур
Вольт-фарадные характеристики гетероструктур с кван
товыми ямами ГгСаАя/СаАз
Характеризация параметров электронного спектра гете
роструктур с квантовыми ямами ІпхОаі_хАзЛЗаАз по данным вольт-фарадных измерений
Уровни квантования, волновые функции и концентрация
носителей заряда в подзонах квантования
Экспериментальное определение величины разрыва зон в
напряженных квантовых ямах ІпхОаі.хАз/ОаАз Оценка влияния упругих напряжений на изменение ши
рины запрещенной зоны тонкого слоя ІпОаАь на ОаЛз Вольт-фарадные характеристики структур с самооргани
зующимися квантовыми точками ІпАз/ОаАя Особенности гетероструктур с напряженными квантовы
ми точками
Автоматизированная установка вольт-фарадных характе
ристик гетероструктур с самоорганизующимися КТ

ных исследованиях полупроводниковых структур и используются в последующих главах.
1.4. Особенности емкостного профилирования концентрации
В обычной экспериментальной практике емкостных измерений полупроводников барьерная емкость определяется по формуле (1.40). Дифференцируя С-V зависимость по напряжению, можно получить стандартное выражение для профиля концентрации носителей заряда, который принято называть наблюдаемым (“apparent”) профилем:
Этот профиль, как отмечалось выше, сложным образом зависит от концентрации легирующей примеси, приложенного напряжения и взаимного расположения краев энергетических зон; только в тривиальном случае однородного полупроводника с постоянным распределением примеси величина, определенная из (1.47), может точно соответствовать величине легирования
При этом толщина обедненного слоя, соответствующая емкости при определенном напряжении, равна
(1.48)

В случае барьера Шоттки вся эта толщина соответствует области объемного заряда полупроводника. Учитывая, что приращение заряда происходит только на границе 003, оказывается возможным сопоставить определяемую из (1.48) толщину с текущей координатой границы области объемного заряда при заданном напряжении, считая положение барьера Шоттки нача-
носителей заряда
(1.47)
[10-13].