Электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе гетероэпитаксиального варизонного HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии, с различными диэлектриками

• Автор: Дзядух, Станислав Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 245 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ МДП-СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ЩСйТе

1.1 Фундаментальные свойства Н§СйТе

1.2 Методы получения ^СйТе

1.3 Детекторы на основе HgCdTe

1.4 Пассивация детекторов на основе ЩСсГГе

1.5 Электрические характеристики МДП-структур на основе ^Сс1Те..43 2 ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Образцы

2.2 Экспериментальные установки

2.3 Методики измерения электрических характеристик
2.4 Расчет элементов эквивалентной схемы полупроводника из измеряемых величин емкости и проводимости МДП-структуры с учетом сопротивления объема
3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МДП-СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ГЭС МЛЭ ЩСйТе
3.1. Расчет ВФХ с учетом вырождения и непараболичности
3.2 Расчет вольт-фарадных характеристик МДП-структур на основе Н§СсГГе с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом
3.3 Анализ влияния сопротивления объема эпитаксиальной пленки полупроводника на измеряемые методом полной проводимости параметры МДП-структуры
3.4 Расчет компонент темпового тока неосновных носителей в инверсии
4. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МДП-СТРУКТУР НА ОСНОВЕ
ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНОГО ЩСйТе МЛЭ С НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ СОСТАВА
4.1. Влияние приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом на электрофизические характеристики МДП-структур на основе ГЭС ^СйТе МЛЭ

4.1.1. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе n-HgCdTe МЛЭ при х=0.21-0.
4.1.2. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе n-HgCdTe МЛЭ при х=0.29-0.
4.1.3. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе p-HgCdTe МЛЭ при х=0.22 и 0.
4.1.4. Влияние подсветки на вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ
4.2 Влияние приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом на фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ
4.2.1 Зависимости фотоЭДС от напряжения смещения
4.2.2. Зависимости фотоЭДС от частоты модуляции интенсивности светового потока
4.2.3. Зависимости фотоЭДС от температуры
4.3 Электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур с неоднородными распределениями состава по толщине эпитаксиальной пленки
4.3.1. МДП-структуры на основе р-HgCdTe (х=0.22) с различными профилями состава в варизонном слое
4.3.2. МДП-структуры на основе п-HgCdTe (х=0.29-0.31) с периодически расположенными областями с резко повышенным составом
5. СВОЙСТВА ГРАНИЦ РАЗДЕЛА ВАРИЗОННОГО HgCdTe С
РАЗЛИЧНЫМИ ПАССИВИРУЮЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ
5.1. Особенности вольт-фарадиых характеристик МДП-структур на
основе ГЭС HgCdTe МЛЭ с различными диэлектриками
5.2 Методики определения параметров границ раздела
5.3. Результаты расчета параметров границ раздела
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Список условных сокращений и обозначений АОП -анодно-окисная пленка
ВФХ -вольт-фарадная характеристика
ВЧ -высокочастотный, высокочастотная
ГЭС -гетероэпитаксиальная структура
ЖФЭ -жидкофазная эпитаксия
ИК -инфракрасный
КРТ - твердые растворы теллуридов кадмия и ртути
МДГІ-структура -структура металл - диэлектрик - полупроводник
МЛЭ -молекулярно-лучевая эпитаксия
МОП-структура -структура металл - окисел — полупроводник
МОС -метеллоорганические соединения
НЧ -низкочастотный, низкочастотная
ОПЗ -область пространственного заряда
ПЗИ -приборы с зарядовой инжекцией
ПЗС -приборы с зарядовой связью
ПФЭ -парофазная эпитаксия
СУ - вольт-фарадная характеристика

KPT обогащена основными носителями. Плотность быстрых поверхностных состояний определялась интегральным методом Берглунда. Экспериментальная кривая зависимости плотности поверхностных состояний (на единицу энергии) от поверхностного потенциала приведена на рисунке 1.7. Как видно из рисунка 1.7, при условии плоских зон Nss=7* 10м эИ'см"2, максимальная плотность поверхностных состояний наблюдается по краям запрещенной зоны
(Nss=1013 эВ_1см'2), а минимальная - в середине запрещенной зоны
(NSs=7x10,n эЕГ'см’2). Обобщение результатов сделано в таблице 1.4. Как видно из таблицы 1.4, пассивация поверхности p-HgCdTc путем анодирования
незначительно улучшает свойства поверхности по сравнению с n-HgCdTe. Плотность поверхностного заряда составляет для p-HgCdTe Q,j,=2x КТ7 Кл/см2 (в десять раз больше, чем для n-HgCdTe).
Таблица 1.4 - Характеристические параметры МДП-структур и
экспериментальные результаты [74]
Образец № Тип Сох, нФ-см'2 QssCVfb), 10'8 Кл-см'2 Nss(Vfb), 1012 эВ-'-см’2 Nss(Vft), 10й эВ-'-см'2 Nss(Vib), 1013 эВ''-CM'
1 п 44 1.8 -1.0 0.7 0.
2 п 37 Тб -1.0 1.2 1.
3 Р 33 19.2 -6.0 8
4 Р 71 14.9 -10 20
АОП в качестве пассивирующего покрытия ЩСбТе дает положительный фиксированный заряд. В работе [75], на основании данных полученных из теоретической модели, рассмотрено влияние фиксированного заряда связанного с пассивацией на важнейшие характеристики фоторезисторов на основе п-Т^СйТе, такие как чувствительность, шум и обнаружителытя способность. Обогащение поверхности фоторезистора приводит к уменьшению скорости поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда. Однако авторы показывают, что чрезмерное увеличение фиксированного заряда приводит к снижению чувствительности прибора за счет шунтирования объемного сопротивления обогащенной поверхностью. Согласно их расчетам оптимальная величина фиксированного заряда, по максимуму обнаружительной способности, составляет 2x10й см’2.