Электронный транспорт в Si структурах с малой компенсацией при эффекте поля в примесной зоне и монополярном фотовозбуждении

• Автор: Рыльков, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 320 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Кинетика релаксации примесной фотопроводимости легированного слабокомпенсированного Si (на примерер - Si:B)
1.1. Физические факторы, определяющие примесную фотопроводимость легированных слабокомпенсированных полупроводников
1.2. Установка для изучения быстрых релаксационных процессов в примесных фотопроводниках

1.3. Феноменологическое описание кинетики примесной

фотопроводимости

1.4. Концентрационная зависимость характерной глубины примесной А+-зоны

1.5. Рекомбинация дырок через А -состояния и дырочная проводимость по примесной А+-зоне

1.6. Влияние уровня легирования на захват дырок притягивающими А-центрами бора

1.7. Захват дырок на нейтральные акцепторы в греющих электрических полях

Выводы к Главе
Глава 2. Полевые эффекты в фоточувствительных структурах с блокированной проводимостью по примесной зоне (BIB - структурах) на основе Si с высоким уровнем легирования и малой компенсацией
2.1. Основные сведения о примесной фотопроводимости BIB структур на основе слабокомпенсированных полупроводников с высоким уровнем легирования
2.2. Криогенная приставка к транспортному сосуду Дьюара для исследования примесной фотопроводимости полупроводниковых структур при субнановаттных потоках излучения и ее апробация
2.2.1. Конструкция криогенной приставки

2.2.2. Определение коэффициента фотоэлектрического усиления
слабокомпенсированного Si:Ga
2.2.3. Термоактивационная спектроскопия малых количеств сопутствующих примесей бора в слабокомпенсированном Si:Ga
2.2.4. Эффект Френкеля-Пула для примеси бора в Si в сильных
электрически полях
2.3. Вольт-амперные характеристики BIB-структур и эффект Френкеля-Пула в примесной зоне
2.3.1. Динамические вольт-амперные характеристики Si:As ВІВ-структур в темновых условиях
2.3.2. Вольт-амперные характеристики Si:B ВІВ-структур в режиме ограничения фотоотклика прыжковым транспортом
2.4. Фототермополевая ионизация примесей бора в Si:В В1В-структурах
2.4.1. Образцы
2.4.2. Спектральные особенности фотоответа
2.4.3. Обсуждение результатов эксперимента
2.5. Магниторезистивный эффект в Si:B ВІВ-структурах в полях до 30 Тл
2.5.1. Методика и результаты экспериментов
2.5.2. Обсуждение
Выводы к Главе
3. Фотовольтаический эффект при примесном поглощении ИК излучения в Si:B ВІВ структурах
3.1. Образцы и методы исследований
3.2. Результаты экспериментов
3.3. Обсуждение
3.3.1. Особенности энергетической диаграммы структур
3.3.2. Механизм фотовольтаического эффекта
Выводы к Главе
4. Использование ВІВ структур для магнитооптических исследований в сильных (до 60 Тл) магнитных полях
4.1. Влияние сильных магнитных полей на излучение квантовых каскадных лазеров
4.1.1. Квантовый каскадный лазер в сильных магнитных полях
4.1.2. Образцы и методы их исследования
4.1.3. Результаты и их обсуждение
4.2. Компактный терагерцовый спектрометр для исследований циклотронного резонанса в сильных импульсных магнитных полях
4.2.1. Образцы и экспериментальная установка
4.2.2. Результаты и их обсуждение
Выводы к Главе
5. Транспортные свойства МОП структур на основе слабокомпенсированного Si:B при эффекте поля в примесной зоне
5.1 Si:B МОП структуры и особенности формирования в них поверхностных каналов проводимости
5.1.1. Формирование квази-2П канала прыжковой проводимости в режиме обеднения
5.1.2. Механизм квази-2Б прыжковой проводимости
5.1.3. Дырочный канал обогащения и особенности его формирования..
5.2. Неомические свойства квази-2Б прыжковой проводимости
5.3. Мезоскопические флуктуации недиагональной компоненты тензора сопротивления в Si:B МОП структурах
5.3.1. Мезоскопические флуктуации поперечного сопротивления в режиме прыжкового переноса в слабых электрических полях
5.3.2. Особенности мезоскопических флуктуаций поперечного сопротивления при прыжковой проводимости в сильных электрических ПОЛЯХ
5.3.3. Флуктуации поперечного сопротивления в режиме транспорта свободных дырок в кулоновском случайном потенциале

процессов прилипания носителей заряда (в том числе в сильных электрических полях) и деталях эффектов непрямой их рекомбинации. Заметим, что позднее существенная роль эффектов прилипания носителей заряда к нейтральным центрам была обнаружена также и в других экспериментах, в частности, при исследовании кинетики ПФП в слабокомпенсированном Се:Ве [58].
Трудности исследований кинетики ПФП в легированных полупроводниках с малой компенсацией достаточно очевидны и связаны с необходимостью измерения релаксационных кривых в широком диапазоне времен, начиная с наносекунд, в условиях слабой фоновой подсветки, т.е. на высокоомных образцах. Между тем, условия слабых фонового и сигнального возбуждений обеспечивают минимальное отклонение заполнения примесных состояний от равновесного и интересны с точки зрения фундаментальных и прикладных задач [4, 9].
В этой связи одна из существенных задач данной работы заключалась в создании соответствующей экспериментальной установки для исследования кинетики релаксации ПФП, особенности которой мы рассмотрим в следующем разделе. Затем на примере легированного слабокомпенсированного />-81 представим феноменологическое описание кинетики ПФП, необходимое для анализа экспериментальных кривых релаксации и извлечения кинетических характеристик полупроводника, после чего рассмотрим результаты исследований кинетики ПФП в 51 :В с малой компенсацией.
1.2. Установка для изучения быстрых релаксационных процессов в примесных фотопроводниках
Общий недостаток использования внешних источников ИК излучения (например, СОг лазера [59], лазерных комплексов на основе генерации разностной частоты [60], лампы обратной волны [61] или излучателя на основе нелинейного кристалла ваР [62,63]) при исследовании чувствительных примесных фотопроводников связан с возникающими в этом случае трудностями независимого контроля фонового и сигнального излучения [4]