Исследование контактов металл-фосфид галлия и разработка УФ фотоприемников на их основе

• Автор: Орлова, Татьяна Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Глава 1. СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНТАКТОВ
МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Зонные диаграммы
1.2 Эффект Шоттки
1.3 Высота потенциального барьера контакта металл-полупроводник
1.4. Механизмы протекания тока и вольт-амперные характеристики
контактов металл— полупроводник?
1.5 Вольт-фарадные характеристики
1.6 Методы определения высоты потенциального барьера
1.7 Параметры и свойства фосфида галлия
1.8 Фотоприемники на основе фосфида галлия
Глава 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР МЕТАЛЛ- GAP И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК
2.1 Технология получения структур металл
2.2 Экспериментальные установки для исследования характеристик контактов металл-фосфид галлия
2.2.1 Установка для исследования вольт-фарадных характеристик
2.2.2 Установка для исследования спектральных характеристик
2.2.3 Установка для исследования вольт-амперных характеристик
Сгр.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНТАКТОВ МЕТАЛЛ- ФОСФИД
ГАЛЛИЯ
ЗЛ Вольт-амперные характеристики
3 Л Л Исследование прямой ветви вольт-амперных характеристик
ЗЛ.2 Исследование обратной ветви вольт-амперных характеристик
3.2 Вольт-фарадные характеристики
3.3 Диагностика интерфейса металл-фосфид галлия методом электронной Оже -спектроскопии
3.4 Исследование спектральных характеристик структур металл-фосфид галлия
3.5 Определение высоты потенциального барьера контактов металл-фосфид галлия
Глава 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК
УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ ФОТОПРИЕМНИКОВ
4.1 Широкополосные фотоприемники
4.1.1 Выбор оптимальной технологии
4.2 Разработка селективных ФП
4.2.1 Свойства серебра
4.2.2 Спектральные характеристики селективных фотоприемников
4.3 Рабочие характеристики изготовленных фотоприемников
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Структуры металл-полупроводник (диоды Шоттки) и металл-диэлектрик-полупроводник (МДП- структуры) продолжают привлекать внимание исследователей, поскольку на их основе работает целый ряд современных электронных приборов, в частности -фотоприемники. Поверхностно-барьерные структуры на основе фосфида галлия как широкозонного полупроводника (Eg = 2,27 эВ) активно изучались еще в 70х-80х годах, однако трудности технологического плана не позволили в то время полностью реализовать потенциальные возможности этого материала. Успехи в технологии выращивания эпитаксиальных слоев высокого качества позволяют надеяться, что в настоящее время эти возможности могут быть реализованы.
Поверхностно-барьерные структуры на основе фосфида галлия представляют большой интерес для создания высокоэффективных фотоприемников УФ диапазона. Теоретические оценки показывают, что такие приборы могут иметь высокую фоточувствительность, повышенное быстродействие, стабильность характеристик и низкие темновые токи. Подобные фотоприемники требуются во многих областях человеческой деятельности: детектирование лазерного излучения, астрофизические исследования в космосе, колориметрия, медико-биологические исследования, экология (детектирование озоновых дыр), сенсоры возгорания (пожарная сигнализация), проверка износа механизмов и другие. Также существует большое число военных применений.
Несмотря на сказанное выше, к настоящему времени исследованы только поверхностно-барьерные структуры на основе фосфида галлия со свойствами близкими к идеальным, контакты с подбарьерным окисным слоем изучены слабо, но именно этот слой позволяет получать структуры с
смещения, при которых См'2—V -характеристика будет практически
линейной и для этого участка определить напряжение отсечки. Также следует измерить семейство См—V характеристик при разных <в, для каждой характеристики определить напряжение отсечки и, получив линейную зависимость между напряжением отсечки и ю2, определить истинное значение контактной разности потенциалов линейной экстраполяцией этой зависимости к значению ю2=0.
Фотоэлектрический метод
Этот метод является прямым и самым точным методом определения высоты барьера [32]. Процессы, имеющие место при облучении светом контакта металл-полупроводник, показаны на рис. 1.9. Когда образец освещается со стороны металла монохроматическим светом с энергией йу> цфвп. в металле возбуждаются электроны с энергией, достаточной для преодоления барьера - процесс (1). Если при этом Ьу>Е§, а пленка металла достаточно тонкая, то свет, частично проходящий через нее, генерирует электронно-дырочные пары и в полупроводнике - процесс (2).
В теории Фаулера[33] зависимость фототока 1ф от энергии фотона Ьу выражается формулой
при х > 0, где 1гу=цфвп - высота барьера, Е8 - сумма йуо и энергии Ферми, отсчитанной от дна зоны проводимости металла, хЬ(у-у0)/кТ.
При условии, что Е5»1щ и х>3, вместо формулы используется упрощенное выражение:
Зависимость корня квадратного из фототока от энергии фотона, представляет собой прямую линию. Экстраполируя эту прямую на ось энергий, определяется высота энергетического барьера [27].
(1.37)