Электронные и кристаллохимические процессы на границах раздела в гетероструктурах с тонкими слоями полупроводников со стехиометрическими вакансиями

• Автор: Безрядин, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 310 с.

Воронежская государственная технологическая академия
На правах рукописи
БЕЗРЯДИН Николай Николаевич
ЭЛЕКТРОННЫЕ И КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦАХ РАЗДЕЛА В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ С ТОНКИМИ СЛОЯМИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ СО СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИМИ
ВАКАНСИЯМИ

01.04.07 - физика твердого тела
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Научный консультант -доктор физико-математических наук, профессор Сысоев Б.И.
Воронеж

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Электронные процессы в гетероструктурах на основе кремния и системы БіСЬ-Зі с тонкими слоями широ-зонных полупроводников
ЕЕ Выбор материалов для слоев И', приготовление образцов. экспериментальная техника и некоторые электрические характеристики исследуемых полупроводниковых соединений
1.2. Электростатические характеристики МП'П и МП'ДП
структур на основе кремния
1.2.1. МП'П структуры на кремнии со слоями Znp2
иСбРі
1.2.2. Влияние фиксированного заряда в диэлектрике на электростатические характеристики МП'ДП структур
1.2.3. Влияние локализованных зарядов в полупроводниковом слое и на границе П'Д на электростатические характеристики МП'ДП систем
1.2.4. Оптическое управление состоянием ОПЗ полупроводника П в МП’ДП структуре
1.2.5. Экранирование электрического поля в многослойном полупроводнике с ЦЛЗ между слоями
1.2.6. Влияние контактной разности потенциалов металл- полупроводник ограниченной толщины на электростатические характеристики МП'ДП-структур
1.2.7. Экранирование электрического поля в системе МДП'П. Защита поверхности полупроводника
от внешних электрических полей

1.3. Неравновесные вольт-фарадные характеристики полевых гетероструктур с тонкими слоями ГГ
на основе кремния
1.3.1. Неравновесные С-V характеристики структур типа МП’ДП
1.3.2. Исследование ЦЛЗ в слое ГГ в МДП'П
структуре
1.4. Особенности экранирования электрического поля в полевых гетероструктурах с тонкими поликри-сталлическими слоями ZnP2 и ОааЗез
Выводы
ГЛАВА 2. Формирование гетероперехода СазЗез-Бі и электронные явления в структурах типа МДП на его основе
2.1. Исследование условий получения слоев ОазВез на
кремниевых подло жках
2.1.1 .Получение пленок селенида галлия термическим испарением в открытом объеме
2.1.2. Исследование состава тонких пленок СагЗез
на кремнии
2.1.3. Формирование тонких пленок ОазЗез на кремнии в квазизамкнутом объеме методом “горячей
стенки”
2.2. Электронные явления в гетероструктуре на основе гетероперехода СазйезЛі, полученного методом “горячей стенки”
2.2.1 .Высокочастотные вольт-фарадные и вольт-амперные характеристики гетероструктуры АМЗагБез-Зі
2.2.2. Внутренняя фотоэмиссия в гетеропереходе
ОазЗез-Бі

ками, для идеальных систем МД'ДП (кривая 1 рис. 3 а) и МП'ДП (кривые 2, 3 рис. 3 а и кривая 4 рис. 3 б). При больших значениях (кривые 4, 4' рис. 3 а и кривые 1, 2 рис. 3 б; Q > Qn , где Qn - некоторая пороговая величина заряда, зависящая от параметров МП'ДП системы) рассогласование зарядовых состояний ОПЗ в П'иП, предполагаемых в модели идеальной анизотипной системы МП'ДП, настолько велико, что при напряжениях, соответствующих обеднению ОПЗ в П, слой П' находится в состоянии обогащения основными носителями заряда, и управление зарядом в подложке П (с помощью внешнего напряжения) в анизотипной системе происходит в условиях, аналогичных реализуемым в анизотипной системе. Это объясняет экспериментальные ВЧ С-V характеристики структур на основе термически окисленного кремния (Q в Si(>2 больше Qn). С уменьшением Q<{) для анизотипной МП'ДП - структуры становится возможным состояние, когда обеднению ОПЗ в П (в зависимости от величины внешнего приложенного к структуре напряжения) соответствует обогащение и обеднение слое П' (кривые 5,6, 5', 6' рис. 3 а и кривая 3 рис. 3 б). При этом наблюдается искажение зависимости cpS2 (V) (ВЧ C(V)) в области напряжений (AVd), ограниченной состояниями инверсии и обогащения в полупроводнике П (область максимального изменения емкости на ВЧ C-Y кривой). Поскольку, как следует из анализа 1црдели [84], характер искажения зависит только от полной величины <2Ф, возникает возможность оценки параметров "центроида" заряда в диэлектрике МП'ДП - системы из сопоставления теоретически рассчитанных (для конкретных параметров экспериментально исследуемых структур) характеристик экспериментальным. Такая процедура была проведена для исследуемых в работе систем с пленкой ZnP2. Получено, что Эф в слое САСС ~ 2-10-4 Кл/м2; заряд локализован на расстоянии ~ 0,45-10-7 м от границы раздела САСС - Si. Для пленок SiCb в данном случае возможна оценка только величины Qn (Оф > Qn ~ 1О-3 Кл/м2).