Электронные состояния в GaAs и в гетероструктурах Ga2Se3/GaAs

• Автор: Власов, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ГЛАВА 1. ДЕФЕКТЫ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ ГЛУБОКИЕ УРОВНИ В СаАв.
1Л. Дефекты в объёме ОаАБ
1.2. Модели электронных состояний поверхности ОаАБ
1.3. Управление спектром ПЭС на границе раздела МеЛЗаАБ и высотой барьера Шоттки
1.4. Методики контроля параметров электронных состояний в ОаАз:
1.4.1 Вольт-амперная характеристика
1.4.2 Вольт-фарадная характеристика
1.4.3 Нестационарная спектроскопия глубоких уровней
1.5. Выводы по главе 1. Цель работы и задачи исследования
ГЛАВА 2. ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ И ВЫБОР МЕТОДИК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ В ГЕТЕРОСТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ ОаАБ
2.1. Формирование гетероструктур МеЛЗаАБ и Ме/Оа28е3/ОаАБ
2.2. Вольт-амперные и вольт-фарадные характеристики гетероструктур МеЛЗаАБ и МеЛЗа28е3/ОаАБ
2.3. Методика анализа изотермических релаксаций ёмкости в рамках НСГУ метода
2.4. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ В ПАРАХ СЕЛЕНА НА ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СОСТОЯНИЯ В ОаАБ
3.1. Поверхностные электронные состояния в ОаАБ после химикодинамического полирования подложки
3.2. Влияние обработок в парах 8е2 на поверхностные электронные состояния, проявляющиеся в спектрах НСГУ вблизи максимума ЕБЗ
3.3. Поверхностные электронные состояния, связанные с неоднородностью поверхности ваЛь и ювенилизация поверхности в процессе обработки в парах 8е2
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ В ПАРАХ СЕЛЕНА НА ДЕФЕКТЫ В ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА СвАб
4.1. Вольт-амперные и высокочастотные вольт-фарадные характеристики гетероструктур Аи(А1уОаАз и Аи(А1)/СаАБ/Са28е3
4.2. Исследование методом нестационарной спектроскопии глубоких уровней влияния обработки в парах селена на дефекты в приповерхностной области арсенида галлия
4.3. Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список литературы

Актуальность темы: Проблема формирования совершенных границ раздела в гетеростуктурах на основе полупроводника ОаАь сохраняет свою актуальность в настоящее время [1]. Создание современных оптоэлектронных элементов, приборов «спинтроники» немыслимо без качественной поверхности полупроводника с низкой плотностью поверхностных электронных состояний (ПЭС), малым количеством дефектов вблизи межфазных границ и, соответственно, центров рассеяния и безызлучательной рекомбинации, по энергии расположенных около середины запрещённой зоны полупроводника. При исследовании ПаАв установлено [2,3], что структурные нарушения и высокую плотность дефектов вблизи поверхности и границ раздела ОаАв вызывает элементный мышьяк, который выделяется при химическом взаимодействии полупроводника с пленкой собственного оксида и при межфазных реакциях на границах металл-ОаАБ и диэлектрик-ОаАз. Для достижения высокого качества гетерограниц был предложен ряд технологических решений, основанных на формировании пассивирующих слоев различной природы, которые предотвращают ее окисление и сопутствующее дефектообразование. Наиболее простым и эффективным способом пассивации поверхности ОаАь оказывается обработка её в халькогенсодержащей среде [4,5], которая позволяет снизить плотность ПЭС, открепить уровень Ферми на поверхности, что проявляется в восстановлении зависимости высоты барьеров Шоттки, полученных на обработанной поверхности, от работы выхода нанесённого металла. Авторы [6] показывают, что при нанесении Бе на поверхность ОаАь, нагретую до температуры выше 300°С, происходит замещение поверхностного мышьяка селеном, причём на поверхности имеют место исключительно связи Оа-8е, а связи Ав-Бе отсутствуют. Мышьяк покидает поверхность, и изгиб зон в приповерхностной области снижается, что говорит об откреплении уровня Ферми.

0,5 эВ для р-ваАз. Постепенное снижение Фбп и увеличение Фбр во время отжига связано со смещением закреплённого уровня Ферми от уровня Еу+0,5 эВ к уровню Еу+0,75 эВ. Такое смещение вызвано увеличением концентрации Аь (то есть увеличением отношения Азоа^ад,) в приповерхностной области ОаАэ в ходе отжига. Поэтому отличия между отжигом в азоте и в вакууме могут быть объяснены следующим образом: наличие азота (как и любого инертного газа) приводит к уменьшению десорбции Аэ с поверхности по сравнению с вакуумом. Следовательно, концентрация дефектов Аз0а на поверхности увеличивается с температурой быстрее в условиях давления азота, который поддерживает поверхностную концентрацию Аэ.
свм-
^вао ^ "4 eV Double Donor

1,00 eV
Double * Acceptor*
,52 eV
0.75 eV
Рис. 20 Положение в запрещённой зоне СаАэ двойных доноров и компенсирующих их двойных акцепторов, вызванных наличием антиструктурных дефектов Аз0а и Са^ [62]. Энергетическое положение уровней локализации заряда АзСа относительно потолка валентной зоны определено методом резонанса фото спина при 8 К [63].
Мьюборг и Аурет [61], исследуя поведение высоты барьера структуры Ки/п-СаАз после отжига в воздухе и в вакууме, установили, что Фбп диодов плавно понижается с ростом температуры отжига и достигает насыщения при 400°С для отжига в воздухе и при 600°С в вакууме. Таким образом, работы [60] и [61] экспериментально подтверждает идеи Спайсера о возможности управления положением уровня Ферми за счёт изменения соотношения концентраций антиструктурных дефектов А80а:СаА5. При этом следует иметь