Электронное состояние поверхности GaAs и InP : Диагностика, управление, пассивация

• Автор: Бедный, Борис Ильич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 317 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Основные сокращения и условные обозначения
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ЯВЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ФОТО-ЭДС В СаАэ и 1пР
1.1. Физические механизмы и модельные расчеты ПФЭ.
Сравнение с экспериментом (состояние вопроса)
1.2. Длинновременная поверхностная фото-ЭДС в 1пР
1.3. Люкс-вольтовые характеристики поверхностной
фото-ЭДС в СаАэ
1.4. Влияние рекомбинации в области пространственного заряда
на фото-ЭДС в ОаАэ и 1пР
1.5. Малосигнальная поверхностная фото-ЭДС
Выводы
ГЛАВА 2. ПЛАНАРНАЯ ФОТОПРОВОДИМОСТЬ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ НА ПОЛУИЗОЛИРУЮЩИХ ПОДЛОЖКАХ
2.1. Постановка задачи
2.2. Об измерении фотоотклика внутреннего (ьп) барьера методом динамического конденсатора
2.3. Методика регистрации зависимости стрь (УРД
2.4. Барьерные эффекты в фотопроводимости тонкопленочных структур
2.5. Модель барьерной фотопроводимости
2.6. Экспериментальное подтверждение модели БФП
Выводы
ГЛАВА 3. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ЭЛЕКТРОННОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ А3В5
3.1. Проблемы контроля электронных свойств реальной поверхности полупроводников А3В5
3.2. Методы определения приповерхностного изгиба зон
3.3. Определение параметров поверхностных состояний
3.4. Исследование приповерхностной подвижности электронов
3.5. Контроль распределения электрофизических параметров
по поверхности пластины
Выводы

ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПОТЕНЦИАЛОМ И ЭЛЕКТРОННЫМИ СВОЙСТВАМИ ПОВЕРХНОСТИ ФОСФИДА ИНДИЯ
4.1. Роль адсорбционных воздействий в формировании поверхностного заряда
4.2. Эффект поверхностного легирования металлами
4.3. Влияние окисления на поверхностные свойства InP
4.4. Ионная обработка поверхности
4.5. Модификация поверхности атомами серы
Выводы
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ
5.1. Зависимость приповерхностного изгиба зон от объемного легирования
5.2. Эффект фотопамяти на термически окисленной поверхности GaAs
5.3. Электрические характеристики структур GaAs - анодный
оксид
5.4. Управление электрофизическими свойствами пленок
GaAs в процессе газофазной эпитаксии в системе Ga(CH3)3-AsH3-H2
5.5. Трансформация потенциального барьера на легированной
золотом поверхности GaAs
Выводы
ГЛАВА 6. ПАССИВАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ
6.1. Пассивация при облучении вакуумным ультрафиолетом
6.2. Сульфидная пассивация
6.3. Фосфидная пассивация
6.4. Гетероэпитаксиальная пассивация
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ
Список авторских публикаций по теме диссертации
ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АО - анодный оксид
ВАХ - вольт-амперная характеристика
ВФХ - вольт-фарадная характеристика
ДП - диэлектрик - полупроводник
ДПФЭ - длинновременная поверхностная фото-ЭДС
КРП - контактная разность потенциалов
КФЭ - конденсаторная фото-ЭДС
J1BX - люкс-вольтовая характеристика
MOCVD - газофазная эпитаксия с применением металлорганических соеднинений МДП - металл - диэлектрик - полупроводник МОП - металл - оксид - полупроводник МП - металл - полупроводник МПФЭ - малосигнальная поверхностная фото-ЭДС ОПЗ - область пространственного заряда ПЛ - поверхностное легирование ПЭС - поверхностные электронные состояния ПФЭ - поверхностная фото-ЭДС СО - собственный оксид СПР - скорость поверхностной рекомбинации ТВО - термовакуумная обработка ТО - термическая обработка; термический оксид ФЛ - фотолюминесценция фото-ЭДС - фотоэлектродвижущая сила ФП - фотопроводимость
Csc - емкость ОПЗ
Css - емкость ПЭС
d - толщина эпитаксиальной пленки
Dp(n) - коэффициент диффузии дырок (электронов)
Ес - энергия дна зоны проводимости
Ecs - энергия дна зоны проводимости на поверхности
Ef - уровень Ферми
Efs - уровень Ферми на поверхности
En - энергетическое положение уровня электронейтральности системы поверхностных состояний Ev - энергия потолка валентной зоны Evs - энергия потолка валентной зоны на поверхности

центрацией объемных ловушек и малой диффузионной длиной (Lp~ 0
мкм). Это приводило к явному нарушению квазиравновесия в ОПЗ и затрудняло количественное сопоставление эксперимента с теорией. В [26] показано, что в таких случаях невозможно разделить барьерную и диффузионную компоненты фото-ЗДС, т.е. возникает особый барьерно-диффузионный механизм, развивающийся на фоне эффектов поверхностного прилипания.
Несмотря на нетривиальную природу ПФЭ и связанные с этим сложности в интерпретации экспериментальных данных и их количественном сопоставлении с теорией, спектральное распределение фото-ЭДС в GaAs оказалось малочувствительным к выбору модели и успешно применяется для определения длины диффузии неосновных носителей заряда. Идея метода основана на том , что при поддержании постоянного значения VPh интенсивность входящего в полупроводник светового потока и обратный коэффициент поглощения света связаны между собой линейным соотношением вида [22]
I = const ( — + L ) ' а
Это позволяет с помощью экстраполяции экспериментальной зависимости I от а‘‘-до пересечения с осью абсцисс по отсечке определить значение Lp (рис. 1.4). Развитию данного метода применительно к полупроводникам типа GaAs посвящены работы [20,22,23], а соответствующая методика измерений стандартизована в [31].
Отметим, что изучение воздействия адсорбции газов и атомов металлов на спектральное распределение “примесной” фото-ЭДС (спектроскопия ПФЭ) позволяет получить некоторую информацию о поверхностных состояниях на чистых поверхностях GaAs [32].
Lp 0 1/а'(мкь} >
Рис. 1.4. К определению диффузионной длины методом поверхностной фото-здс.