Диссертация (1097819), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Температурная зависимость тока насыщения имеет экспоненциальныйхарактер с энергией активации = 0.95, 0.99 · · · 1.13, 1.15 · · · 1.2 эВ для барьеров −, −, − − 2 соответственно. Поведение тока от напряжениядля структур −, −−2 соответствует диффузионной модели переносазаряда через барьер для одного знака носителей, учитывающей температурныезависимости их концентрации. Анализ ВАХ барьеров − − 2 указывает на участие дырок в переноса заряда и возрастание роли рекомбинационныхпроцессов в ОПЗ. Ток при обратном смещении в исследуемых структурах донапряжения пробоя удовлетворительно описывается в рамках теоретическихположений [180, 225]. Также, как в случае структур − 2 , с значениями незначительно отличающимися от единицы, для получения хорошего согласияэкспериментальных результатов с теоретическими требуется учет квантово —механических поправок [195].На участках пробоя зависимость тока от напряжения имеет экспоненциальный характер.
Показатели экспоненты изменяются в зависимости от концентрации глубоких уровней и в меньшей степени от других характеристик барьера. Такое поведение ВАХ может быть связано с полевой ионизацией глубокихуровней в запрещенной зоне, когда их концентрация достаточно велика [221].228Рисунок 4.5: а) Прямые ВАХ барьеров − − 2 при , K: 1 — 293, 2 — 345, 3 — 386, 4 — − − 2 (293 K), 5 — − − 2 (293 K, плоскость (100)), 6 — − − 2 (293 K, плоскость(001)); б) обратные ВАХ барьеров при = 293 K: 1 — − − 2 , 2 — − − 2 , 3 — − − 2 (плоскость (001)), 4 — − − 2 (плоскость (100)).Температурные изменения тока на участке пробоя обусловлены температурной зависимостью эффективного значения глубины залегания глубокого уровня* , с которым связывается туннельный процесс, и зависимостью напряженности электрического поля барьера ( ) от температуры. Коэффициент*близок к температурному коэффициенту изменения ширины запрещенной зоны полупроводника.
Энергия уровня * , оказывающая существенное влияниена туннельный ток, незначительно отличается от реального положения уровня в запрещенной зоне в силу кейновского характера спектра электронов в туннельной области [224]. Близость экспериментальных значений температурныхкоэффициентов * и , в данном случае, может свидетельствовать в пользу выдвинутых выше предположений. Следует отметить, что в формированиитуннельного тока существенную роль играет периферийная область контакта,так как плотность тока на участке пробоя зависит от обработки торца металлической пленки и наличия охранного кольца.Вольт — амперные характеристики (ВАХ) структур − − 2 представлены на рис. 4.5. Они описываются в интервале температур 273 ÷ 420 K известными соотношениями для запорного контакта металла с полупроводником[180], учитывающими падение напряжения на последовательном сопротивленииобъема кристалла.
Коэффициенты идеальности составляют = 1.07 · · · 1.12,1.24 · · · 1.6 и 1.5 · · · 1.99 для структур − − 2 , − − 2 и − − 2 соответственно. Высокие значения для структур с индием229связаны с образованием диэлектрического слоя между металлом и полупроводником.
Температурная зависимость тока насыщения имеет экспоненциальныйхарактер с энергией активации = 0.95, 0.99 · · · 1.13, 1.15 · · · 1.2 эВ для барьеров −, −, − − 2 соответственно. Поведение тока от напряжениядля структур −, −−2 соответствует диффузионной модели переносазаряда через барьер для одного знака носителей, учитывающей температурныезависимости их концентрации. Анализ ВАХ барьеров − − 2 указывает на участие дырок в переноса заряда и возрастание роли рекомбинационныхпроцессов в ОПЗ.
Ток при обратном смещении в исследуемых структурах донапряжения пробоя удовлетворительно описывается в рамках теоретическихположений [180, 225]. Также, как в случае структур − 2 , с значениями незначительно отличающимися от единицы, для получения хорошего согласияэкспериментальных результатов с теоретическими требуется учет квантово —механических поправок [195].На участках пробоя зависимость тока от напряжения имеет экспоненциальный характер. Показатели экспоненты изменяются в зависимости от концентрации глубоких уровней и в меньшей степени от других характеристик барьера.
Такое поведение ВАХ может быть связано с полевой ионизацией глубокихуровней в запрещенной зоне, когда их концентрация достаточно велика [221].4.2.3 Вольт — амперные характеристики (ВАХ) барьеров Шоттки металл — − .2Вольт — амперные характеристики структур − − 2 при смещенииструктуры в прямом направлении представлены на рис.
4.6 [157].Перенос заряда в этих структурах определяется термоэлектронной эмиссией над барьером и описывается в рамках диффузионной модели. Исследуемые структуры характеризуются показателями идеальности близкими к 1( = 1.02 · · · 1.05 для барьеров с и 1.1 · · · 1.25 для барьеров с ). Высотапотенциального барьера зависит от контактной разности потенциалов металла и полупроводника и для исследуемых структур составляет 0.83 и 1.02 эВдля барьеров −, − − 2 соответственно. Ток при обратном смещениив исследуемых структурах до напряжения пробоя описывается уравнением для230Рисунок 4.6: Прямые ветви ВАХ барьера4 —290, − − 2при температурах,K: 1 —380,2 —358,3 —326,a — расчет по формуле (4.8), b — эксперимент.обратно смещенного барьера Шоттки, учитывающим снижение высоты барьераквантовыми силами изображения электрона [221, 225].
Пробой в исследуемыхструктурах является туннельным, также как в структурах металл — 2 , — − 2 [154, 187].Однако в экспоненциальной зависимости туннельного тока выявлены дваучастка с разными показателями в экспонентах. Отношение показателей экспоненты на двух участках туннельной характеристики остается постоянной величиной, не зависит от рода материала, образующего выпрямляющий контактc − 2 , концентрации глубоких уровней в запрещенной зоне полупроводника и составляет 1.3 ± 0.01. Критическое значение электрического поля перехода от одного участка к другому также сохраняется постоянным.
Показателиэкспоненты в полевой зависимости туннельного тока определяются глубинойзалегания глубокого уровня и эффективной массой электронов для туннелирования [224, 226]. Ток на каждом из участков описывается уравнением [187]:)︃(︃ √2/3 = 0 · exp −4 2* 3 ~,(4.11)231где * — эффективная масса электрона в зоне проводимости, — масса электрона, — потенциал, соответствующий энергии залегания глубокого уровня , — напряженность электрического поля барьера.Описанное изменение наклона ВАХ на участке пробоя неможет быть связано с нарушением условия для использования (4.8), в соответствии с теорией туннельно — резонансныхтоков в структурах с глубокими уровнями [221], так как проявляется в широком интервалетемператур и напряженностейэлектрического поля.
Эти обсто-Рисунок 4.7: Обратные ветви ВАХ барьерапри температурах,K: 1 —380,2 —358, − − 2326, 4 — 290, a3 —— расчет по формуле (4.8), b — эксперимент.ятельства позволяют предполо-жить, что туннелирование может быть связано с многозарядным центром.Температурный коэффициент тока на участке пробоя изменяется в небольших пределах от структуры к структуре и определяется предэкспоненциальнымсомножителем 0 в формуле (4.11).4.3Характеристики комплексной проводимости барьеров металл —2 5 .4.3.1 Характеристики комплексной проводимости барьеров Шоттки металл — .2Комплексная (полная) проводимость контакта определяется следующим образом [180]:˜ = + ,(4.12)где — активная или просто проводимость, — емкость.Нами установлено, что основной особенностью комплексной проводимостиструктур металл — 2 является их сильная частотная и температурная зависимости.
В интервале частот 10÷106 Гц емкость изменяется от максимальной232Рисунок 4.8: Частотные зависимости емкости (a) и проводимости (b) барьера = 297К и напряжениях,B: 1 —0,2 —2,3 —3. − 2при температуреСплошные линии — расчет по формуле (4.13) при = 1.9 · 1017 см−3 ,(297 К), = 0.34.параметрах барьера и полупроводника, дающих наилучшее согласие с экспериментом: = 0.07, = 1.05эВ, = 0.291эВ,1 = 2.6 · 10−5сек (297 К),−72 = 3.2 · 10секвеличины, соответствующей примерно 2500 пФ/мм2 (для барьера − 2 ),до геометрической емкости структуры, и возрастает при увеличении температуры от 273 до 400 K. На рис.
4.8 представлены зависимости емкости ( )и проводимости ( ) от частоты для барьера − 2 . Для структур сдругими металлами характер этих зависимостей аналогичен. В области частот > 5 кГц частотная характеристика емкости содержит участок, на котором( ) ∼ −1 . Частотная характеристика проводимости содержит две области,в которых можно выделить участки с показателями в степенной зависимости( ) ∼ равными 1.56 · · · 1.75 в области частот < 5 кГц и 0.56 · · · 0.75 прибольших частотах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
