Электронные процессы в гетероструктурах на основе монокристаллического кремния и неупорядоченных материалов

• Автор: Павленко, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ,

Глава I. ПОРИСТЫЙ КРЕМНИЙ И ПОЛИАМИД. ПОЛУЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА

1.1 Получение и основные свойства пористого кремния

Е2 Окисление пористого кремния в водной и воздушной средах

1.3 Электрофизические характеристики пористого кремния

1.4 Физическая адсорбция в микро- и мезопорах

1.5 Полимеры (полиамиды). Получение, применение и свойства полимеров

1.6 Взаимодействие воды с полимерами

1.7 Выводы к главе

Глава II. КРЕМНИВЫЕ МДП СТРУКТУРЫ С ДИЭЛЕКТРИКОМ РОЛ-81 В УСЛОВИЯХ СОРБЦИИ ПАРОВ ВОДЫ
2.1 Методика ВЧ ВФХ МДП структур
2.1.1 Электронные свойства МДП структур. Метод ВФХ
2.1.2 Измерительно-вычислительный комплекс
2.1.3 Измерение отклика МДП структуры на изменение влажности
2.2. Адсорбционно-емкостная порометрия
2.3 Выводы к главе II
Глава III. ФИЗИКО-ХИМИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОРИСТОГО КРЕМНИЯ С ВОДОЙ
3.1 Методика получения хемографического изображения и измерения электродных потенциалов
3.2 Физико-химия взаимодействия пористого кремния с водой
3.3. Выводы к главе III
Глава IV. КРЕМНИВЫЕ МДП СТРУКТУРЫ С ПОЛИАМИДНЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ В УСЛОВИЯХ СОРБЦИИ ПАРОВ ВОДЫ
4.1 Методика измерения электрофизических характеристик МДП-структур с подзатворным слоем из полиамида
4.2 Гетероструктуры кремний / полимер в условиях сорбции паров воды
4.3. Выводы к главе IV
Заключение и выводы
Литература

Актуальность темы. Достижения современной микроэлектроники базируются на сочетании развитой теории твердого тела и физики полупроводников с успехами в технологии получения качественных монокристаллов и структур на их основе, в первую очередь, в области кремниевой технологии [1].
Наряду с этой генеральной линией, все большее значение приобретают фундаментальные и прикладные исследования материалов, отличающихся от идеализированных полупроводников и диэлектриков различными по характеру и масштабу пространственно-энергетическими неоднородностями, имеющих сложные профили распределения легирующей примеси и локализованных состояний на гетерограницах, нанокристаллических, аморфных, пористых, (микро)гетерогенных и гетерофазных [2]. Такие материалы и структуры на их основе зачастую обладают рядом уникальных свойств, отсутствующих у их монокристаллических аналогов, что определяет актуальность их изучения и приоритет его прикладного аспекта.
Исследование функциональных гетероструктур с неупорядоченными (нанокристаллическими) полупроводниками формируется в самостоятельное научное направление на стыке наноэлектроники, сенсорики и полупроводникового материаловедения [3].
По современной терминологии, к наноструктурным (нанокристаллическим, нанофазным, наноразмерным) материалам относят объекты с характерным размером менее 100 пга [4]. Малый размер зерна приводит к появлению уникальных физико-химических свойств, что привлекает интерес широкого круга специалистов в областях физики и химии твердого тела, наноэлектроники, материаловедения и перспективных технологий. Сопоставимость геометрических размеров нанокристаллитов с молекулярными размерами определяет высокую скорость химических превращений в таких системах.

низкочастотной С-Укривой.
Сущность метода высокочастотных характеристик заключается в том, что используется для измерения емкости МДП структуры малый переменный сигнал с периодом, существенно меньшим, чем время жизни неосновных носителей и время перезарядки поверхностных состояний (со'1« тп, т).
При этих условиях заряд в инверсионном канале не успевает следовать за изменением переменного напряжения, и емкость неосновных носителей равна нулю. Следовательно, емкость ОПЗ будет обусловлена в обогащении основными носителями, а в обеднении и инверсии - только слоем обеднения. Поскольку поверхностные состояния не успевают перезаряжаться с частотой переменного тестирующего сигнала, то их емкость также равна нулю. Таким образом, емкость МДП структуры на высокой частоте определяется только емкостью диэлектрика и емкостью области пространственного заряда Сзс без учета емкости неосновных носителей. Кроме малого по амплитуде измерительного напряжения в этом методе к МДП структуре прикладывается постоянное напряжение Ус, изменяющее ее емкость С.
Для идеальной структуры С-У характеристика представляет собой кривую, изображенную на рис. 12.
При отрицательных напряжениях на затворе (режим обогащения) дифференциальная ёмкость полупроводника существенно больше ёмкости диэлектрика поэтому полная ёмкость структуры стремится к С,- (удельной емкости диэлектрика).
Когда напряжение на затворе становится положительным, в приповерхностной области полупроводника образуется слой, обедненный подвижными носителями заряда, и действует как добавочный слой диэлектрика. Удельная емкость приповерхностной ОПЗ полупроводника становится сравнимой или меньше емкости диэлектрика, что приводит к уменьшению полной емкости.