Исследование электрических и оптических свойств дислокационных сеток в кремнии

• Автор: Бондаренко, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 121 с. : ил.

ГЛАВА 1. Электронные уровни и люминесценция в кремнии с дислокациями
1.1. Дислокации в кремнии
1.1.1. Основные определения, типы дислокаций в кремнии
1.1.2. Структура ядра и электронные уровни, связанные с дислокациями в
кремнии
1.1.3. Технологические способы введения дислокаций
1.2. Особенности свойств дислокационной люминесценции в кремнии
1.2.1. Влияние плотности дислокаций на интенсивность и вид спектра
дислокационной люминесценции
1.2.2. Влияние примесей и точечных дефектов на интенсивность и
спектральную форму линий 01/02 дислокационной люминесценции и на плотность электронных состояний в запрещенной зоне
1.3. Модели механизмов оптических переходов, ответственных за 01 линию дислокационной люминесценции
Выводы к главе 1. Формулировка проблемы
ГЛАВА 2. Методы исследования электронных состояний и люминесценции дислокационных сеток на интерфейсе сращенных кремниевых пластин
2.1. Описание исследованных образцов
2.2. Исследование структурных свойств дислокационных сеток на интерфейсе сращенных кремниевых пластин
2.2.1. Методика определения типа дислокаций в дислокационной сетке
2.2.2. Методика определения плотности дислокационной сетки
2.3. Емкостная спектроскопия глубоких уровней (ОЬТ8)
2.3.1. Емкость диода Шоттки с дислокационной сеткой, расположенной на фиксированной глубине от контакта
2.3.2. Измерение постоянной времени эмиссии в ИЬТ8
2.4. Электрическое поле и электрический потенциал в диоде Шоттки с интерфейсом в области пространственного заряда
2.4.1. Метод вольт-фарадных характеристик
2.4.2. Моделирование электрического поля в диоде Шоттки с дислокационной
сеткой в области пространственного заряда
2.4.3. Измерение тока наведенного электронным лучом и фототока
2.5. Регистрация спектров катодолюминесценции образцов сращенных кремниевых пластин
2.5.1. Схема экспериментальной установки для регистрации спектров
катодолюминесценции
Выводы к главе
ГЛАВА 3. Исследование структуры дислокационных сеток, глубоких уровней в запрещенной зоне и спектров катодолюминесценции в образцах сращенных
кремниевых пластин
3.1. Тип дислокаций и их плотность
3.2. Исследование образцов методом вольт-фарадных характеристик
3.3. Уровни дислокационной сетки в запрещенной зоне
3.3.1. Энергетические уровни в верхней половине запрещенной зоны
3.3.2. Энергетические уровни в нижней половине запрещенной зоны
3.3.3. Сопоставление уровней в запрещенной зоне в образцах п- и р-типа
3.4. Спектры катодолюминесценции
3.5. Исследование токов, наведенных электронным лучом. Зависимость
интенсивности катодолюминесценции от приложенного напряжения
Выводы к главе
ГЛАВА 4. Развитие экспериментальной методики
4.1. Люминесценция, стимулированная заполнением электронных уровней
электрическими импульсами (РиЬесРТКЕЬ)

4.1.1. Экспериментальная последовательность Ри^её-ТИБЬ
4.1.2. Процедура калибровки величины напряжения заполняющего импульса по энергетическому положению заполняемых уровней в запрещенной зоне
4.2. Кинетика заполнения уровней, временные характеристики в эксперименте РиЬеб-ТЫЕБ
4.3. Влияние начального состояния глубоких уровней на вид зависимости заполнения мелких от величины импульса
Выводы к главе
ГЛАВА 5. Исследование влияния заполнения различных электронных состояний дислокационной сетки на интенсивность линии Б1 дислокационной люминесценции
5.1. Спектры катодолюминесценции стимулированной заполнением электронных состояний дислокационной сетки
5.2. Зависимость интенсивности линии 01 от величины заполняющего импульса. Уровни, участвующие в 01 люминесценции
5.3. Модель оптических переходов линии 01 дислокационной люминесценции
5.4. Оценка эффективности 01 дислокационной люминесценции
Заключение и выводы
Список цитируемой литературы

мена жизни носителей, на них захваченных. Это приводит к тому, что при низких температурах без специального опустошения, например, светом пиннинг глубоких уровней на вольт-фарадной характеристике не наблюдается.
2.4.2. Моделирование электрического поля в диоде Шоттки с дислокационной сеткой в области пространственного заряда
Для нахождения значения для любого напряжения смещения, приложенного к диоду, применялся следующий итерационный алгоритм последовательных приближений. На нулевом шаге, для выбранного начального значения например,
О,V/ рассчитывается по формуле (2.17) положение уровня Ферми в запрещенной зоне при х = Хй. Затем, на первом шаге вычисляется по формуле (2.19) новое значение Л11ф, для всех уровней. Разность двух значений заполнения для каждого уровня (ошибка вычисления) в процентах сравнивается с пороговым значением допустимой точности вычисления. Если ошибка меньше пороговой величины, расчет завершается, если больше, то вносится поправка в Л11ф, при помощи программного пропорционально-интегро-дифференциального контроллера (ПИД), поправленные значения передаются на нулевой шаг алгоритма в качестве начальных. В данной работе точность расчета заполнения была установлена на уровне 10‘6 %.
Для симуляции реальных структур необходимо учитывать то, что не все приложенное к структуре напряжение к падает на Шоттки-диоде, ввиду наличия ненулевого сопротивления базы реального диода /?,. Этот эффект особенно значителен при прямых смещениях. Учесть сопротивление базы и определить долю напряжения, падающую на диоде, можно из уравнения, описывающего вольт-амперную характеристику диода.
где л - площадь диода, Js - плотность тока насыщения диода, зависящего от величины потенциального барьера фь. В выбранной системе координат фь = inax[£’c(.r)]. Решение уравнения (2.27) записывается аналитически через специальную функцию Lam beit W
(2.27)