Полевые полупроводниковые гетероструктуры с распределенными параметрами и зарядовой связью по обогащенному слою

• Автор: Антюшин, Виктор Федорович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 215 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. МИГРАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПЛЕНОК ДВУОКИСИ КРЕМНИЯ
1.1. Основные электрофизические свойства пленок двуокиси кремния на кремнии
1.2. Кинетика миграционной поляризации пленок двуокиси кремния с неоднородным потенциальным профилем
1.3. Кинетика миграции ионов щелочных металлов в пленках двуокиси кремния
1.4. Подавление миграционной поляризации модифицированием внешней поверхности окисла кремния
ГЛАВА П. ПОЛЕВЫЕ ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ТИПА МДП НА АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ
2.1. Электрические свойства гетеропереходов изолирующий слой - арсенид галлия
2.2. Изолирующие покрытия ЦагЗез на арсениде галлия
2.3. Релаксационные электрические процессы в структурах Ме-СагЭез-СаАз
2.4. Сквозные токи и энергетическая диаграмма структур ОаА.з-ОазЗез-Л]
ГЛАВА III. ДРЕЙФОВАЯ ПОДВИЖНОСТЬ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В ОБОГАЩЕННЫХ КАНАЛАХ ПРОВОДИМОСТИ ГЕТЕРОСТРУКТУР ТИПА МДП НА КРЕМНИИ И АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ
3.1. Электронный газ в поверхностных каналах проводимости
3.2, Поверхностная проводимость электронов в гетерост-рукгурах с изолирующими слоями соединений со стехиометрическими вакансиями (модели механизмов рассеяния и численные оценки)

3.3. Подвижность носителей заряда в поверхностных кана- 133 лах проводимости гетероструктур SiOi-Si и Ga2SerGaAs (метод измерений и экспериментальные результаты)
ГЛАВА IV. НЕМОНОТОННЫЙ ПОТЕНЦИАЛ В ОБОГАЩЕН- 159 НЫХ СЛОЯХ МДП СТРУКТУР
4.1. Кулоновское корреляционное взаимодействие в обога- 159 щенной области пространственного заряда МДП структур
4.2. Нелокальный отклик плотности электронного газа по- 172 лупроводника на возмущения потенциала
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Управляемые внешним электрическим нолем гете-ростуетуры типа МДП (металл - диэлектрик - полупроводник) и МЕП (металл - полупроводник) являются основной технологической композицией для элементной базы интегральных схем и дискретных униполярных и биполярных приборов [1, 2, 3]. В современной полупроводниковой электронике широко применяются гетероструктуры на основе кремния и арсенида галлия. Это связано прежде с технологичностью планарных структур 8Ю2-5] и высокой подвижностью электронов в арсениде галлия, что позволяет достигать высокой степени интеграции элементов и создавать приборы СВЧ-диапазона. Другим достоинством этих материалов является значительная ширина запрещенной зоны, что необходимо для работоспособности структур при повышенных температурах или в условиях низкоэнергетических облучений.
Устойчивая работа структур МДП на кремнии во многом ограничена поляризационными явлениями в изолирующем слое, основным из которых является миграционная поляризация [4-6]. Несмотря на большое число публикаций по этому вопросу, известные экспериментальные данные о параметрах миграции ионов металлов в БЮг (на момент постановки задач исследования) в ряде случаев противоречивы. Например, не ясна причина изменения энергии активации процесса миграции в зависимости от количества подвижных зарядов (ПЗ) в диэлектрике или от температурного интервала измерений. Не выработаны экспериментальные признаки, позволяющие различать лимитирующие процессы миграционного переноса зарядов. Эти вопросы, начиная с 60-х годов, до сих пор, дискутируются на конференциях международного уровня [7, 8]. Поляризация диэлектрика ведет к флуктуационным изменениям потенциального рельефа поверхности и, соответственно, изменениям поверхностного рассеяния и поверхностной подвижности носителей заряда в канале проводимости, что ограничивает быстродействие приборов и схем. Миграция зарядов по поверхности изолятора приводит к планарной неоднородности электрических свойств элементов отдельного прибора или схемы [9].
Практическая реализация преимуществ арсенида галлия в микроэлектронике осложнена его химической активностью. Даже слабые термические, химические и другие воздействия приводят к нарушениям стехиометрии и состава приповерхностных слоев. К тому же, арсенид галлия не имеет стабильного естественного окисла, что сдерживает реализацию планарной тех-

(Оп+9ф)ь

(Рп + РФ) > О
(0- + 0*)Ь

(Рп + Рф) < о
Рис. 5. Диаграмма смещений передних фронтов ДВАХ