Высокочастотные электронные процессы в полупроводниковых классических сверхрешетках

• Автор: Гусятников, Виктор Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 322 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. НЕЛИНЕЙНЫЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА КЛАССИЧЕСКИХ СВЕРХРЕШЕТОК .

1.1. Введение.

1.2. Высокочастотная проводимость классических сверхрешеток с периодом, МЕНЬШИМ ДЛИНЫ РЕЛАКСАЦИИ ЭНЕРГИИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА

1.2.1. Разогревная нелинейность высокочастотной проводимости классических СР

1.2.2. Резонансные свойства структур с концентрационными неоднородностями

в высокочастотных полях ,,

1.3. Нелинейные свойства контакта металлпериодическая полупроводниковая структура

1.4. Использование нелинейных и анизотропных свойств класических СР в функциональных устройствах СВЧ ЭЛЕКТРОНИКИ .
1.4.1. Использование СР в качестве детекторов СВЧ излучения с расширенным динамическим диапазоном
1.4.2. Использование СР в качестве линии передачи
1.5. Выводы.
2. ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСЕЙ НА КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ НАНОСТРУКТУРАХ ,
2.1. Введение.
2.2. Влияние флуктуаций концентрации примеси на активационную проницаемость потенциального барьера.
2.2.1. Качественное рассмотрение
2.2.2. Расчет средней проводимости
2.3. Влияние флуктуаций концентрации примеси на туннельную прозрачность потенциального барьера
2.3.1. Качественное рассмотрение
2.3.2. Расчет средней проводимости
2.4. ВЛИЯНИИ ФЛУКТУАЦИЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ПРИМЕСИ НА ПРОВОДИМОСТЬ ОБРАТНО
СМЕЩЕННОГО РПЕРЕХОДА
2.4.1. Введение.
2.4.2. Качественное рассмотрение
2.5. Обсуждение результатов и выводы
3. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЛАССИЧЕСКИХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СВЕРХРЕШЕТОК В ВИДИМОМ И ИК
ДИАПАЗОНЕ 6,,1.
3.1. Введение.
3.2. Исследование края собственного поглощения классических сверхрешеток ,
3.3. Фотопроводимость классических сверхрешеток при внутризонном поглощении света
3.3.1. Фотопроводимость классических сверхрешеток основе кремния при внутризонном поглощении света .
3.3.2. Внутризонная фотопроводимость классических сверхрешеток на основе р
3.4. Выводы.
4. ОПТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ КРАЕМ ЗОНЫ НЕПРОПУСКАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ БРЭГГОВСКИХ
СВЕРХРЕШЕТОК 1
4.1. Введение
4.2. Методика расчета характеристик распространения оптического
излучения в БСР
4.3. Оптическое управление краем зоны непропускания в БСР
4.4. Динамика оптической перестройки фотонной запрещенной зоны брэгговских сверхрешегок.
4.5. Исследование путей создания логических элементов на основе брэгговских сверхрешеток с оптическим управлением
4.6. Выводы
5. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ
ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЮ2Ю7
5.1. Введение.
5.2. Особенности использованного оборудования.
5.2.1. Вакуумная установка
5.2.2. Химический состав атмосферы камеры испарителей при технологических процессах.
5.2.3. Исследование конструкции сублимационного испарителя
5.3. Использованные методы исследований
5.3.1. Методика количественной Ожеспектроскопии
5.3.2. Сопоставление результатов Ожеспектроскопии с данными рентгеновской спектроскопии.
5.4. Методика УФозоновой очистки поверхности полупроводников и процессы сегрегации углерода на поверхности кремния.
5.5. Исследование процесса раскисления поверхности кремния в высоком вакууме в потоке атомов кремния.
9 5.6. Испарение оксида вора и его восстановление при легировании бором
ПЛЕНОК КРЕМНИЯ В ПРОЦЕССЕ МОЛЕКУЛЯРНОЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ.
5.7. Выводы
6. ПОЛЕВЫЕ ЭФФЕКТЫ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КЛАССИЧЕСКИХ СВЕРХРЕШЕТКАХ И ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ
ф 6.1. Введение
6.2. ВОЛЬТЕМКОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛАССИЧЕСКИХ ГОМОГЕННЫХ СВЕРХРЕШЕТОК с выпрямляющим КОНТАКТОМ.
6.3. ВАРАКТОР НА ОСНОВЕ КЛАССИЧЕСКОЙ СВЕРХРЕШЕТКИ С БОЛЬШИМ ПЕРЕКРЫТИЕМ ПО ЕМКОСТИ
6.4. Влияние глубоких уровней на полевые эффекты в сверхрешетках
6.5. Высокочастотный импеданс диодов Шоттки с гетеропереходом
6.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Исследованы пути использования управляемых полупроводниковых брэгговских отражателей в качестве логических элементов в устройствах оптической обработки информации. Установлено, что минимальная плотность энергии импульса, необходимая для переключения, не зависит от времени жизни неравновесных носителей, длительности управляющего импульса и составляет 5 4 Джсм2 для периодной СР на основе структуры Оал5Оа0. А1озА. Основные результаты данной главы изложены в работах 1. Питая глава диссертации касается технологии изготовления полупроводниковых периодических структур. Во введении к главе обоснована необходимость проведения технологических исследований в данной работе. Особое внимание уделено задаче количественного анализа по ожеспектрам параметров многослойных структур сложного состава, включая и вариант, когда различные слои содержат общий химический элемент. Приведены результаты измерений коэффициентов элементной чувствительности для используемого анализатора ожеэлектронов. Затем приведены результаты исследования механизмов образования и последующего удаления пассивирующего окисла на поверхности полупроводников. Методами Ожеспсктроскопии установлено, что при воздействии ультрафиолетовым облучением УФО с длиной волны менее 0 нм в кислороде на чистую поверхность полупроводника, на ней образуется пассивирующий слой оксида, уменьшающий адсорбцию углеродосодержащих примесей и облегчающий их удаление с поверхности при вакуумном отжиге. Предложена и опробована комбинированная методика подготовки подложек кремния к эпитаксиальному росту, заключающаяся в использовании для формирования слоя защитного оксида на поверхности кремния окисления при УФО непосредственно после завершения химической очистки подложки в растворе НК. Исследованы процессы легирования полупроводника при использовании оксида бора в качестве источника бора при молекулярнолучевой эпитаксии. Из данных термогравиметрического анализа процесса на1рева испарительной ячейки с борной кислотой, массспектрометрических исследований состава остаточных газов ростовой камеры и ожеспектров поверхности растущих эпитаксиальных пленок установлено, что используемые в литературе представления об испарении из эффузионной ячейки молекул кислоты НВОз или оксида В2Оз ошибочны. Показано, что при рабочих температурах испарителя борная кислота полностью дегидратируется, а давление паров оксида бора III чрезвычайно мал б. ВО при температуре, более низкой, чем температура испарения оксида бора В2О3. Объяснен неясный ранее процесс восстановления оксида бора на поверхности эпитаксиально растущей пленки кремния. Основные результаты данной главы изложены в работах 7. В шестой главе рассмотрены полевые свойства слоистых полупроводниковых структур со сложным профилем легирования и состава, а также контактов с барьером Шоттки к гетероструктурам. Отмечено, что характерной особенностью структур с барьером Шоттки, содержащих вблизи области пространственного заряда ОПЗ контакта гетеропереход, является наличие моттовского плато на низкочастотных вольтфарадных характеристиках ВФХ, что в последнее время широко используется для диагностики субмикронных структур с гетеропереходами ,,0. В главе проанализированы особенности низкочастотного и высокочастотного импеданса обратносмещенных гетероструктур с барьером Шоттки. Рассмотрение проведено на основе численного решения одномерного уравнения Пуассона, записанного с учетом всех составляющих объемного заряда. Полученные результаты сопоставлены с расчетами, проведенными с использованием традиционной модели Шоттки. Выяснены границы применимости традиционной модели для описания барьерных гетероструктур. Приведены результаты расчетов ВФХ различных модельных структур, содержащих как гетеропереходы, так и субмикронные слои и границы разделов содержащие глубокие уровни различных типов. Результаты расчетов сопоставлены с результатами экспериментального исследования ВФХ. С помощью разработанной методики исследованы ВФХ контакта с барьером Шоттки к классической легированной СР, содержащей локальные слои с глубокими уровнями.