Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 127
Текст из файла (страница 127)
По электронным свойствам нанбо- бес й' 1йй 8 8 б 319 Ю3789~ 2 Ф Е дл Рнс. 19.11. Температурные зависимости подвижности электронов в чистых кристаллах 6Н- и !58-5!С и-тнпа злектропроводности 4»ибдй72 2 4 5дйуз 3 Н Рнс. 19.12. Температурная зависимость подвижности дырок в чистых кристаллах ОН-51С р-тнпа электропроводностн Текзочунствнтельность 5 р-5!С прн: И!О К 600 К 1000 К Зле«т[тнческая а[очность Е,т, 10 В1см Насыщенная скорость дрейфа электронов о„о 10 см1с Диффузионная длина, мкм: электронов дырок лес перспективна модификация 4Н.
Прн большой шнрине запрещенной воны этот полнтнп имеет меньшую нзстропную эффективную массу зхектронов, нанменыиую энергию ионизация доноров н почти нзотропную н одну нз самых высоких пОдвижнОсть электронов; дырочный политпп 4Н-5!С также вы~одно отличается от других пслнтнпов наименьшем энергвей ионизация акцепторов. Кроме того, 4Н по сравнению с другими полнтипами кисет более узкую область гомогенности. 459 Электронные свойства нолигипоа карбида кремния (5 !9.2) В отличие от карбида кремния и-тяпа электропронодностн в политнпах карбида кремния р-тнпа анизотропня электропровод- насти отсутствует, т.
е. рг!рл= !. Температурные зависимости подвижности для чистых кристаллов п-тнпа палатинов ЗС, 6Н н 15)1 представлены на рнс. 19.10, 19.11, для р-тнпа — на рнс. 19.12. Зависимость подвижности от концентрации носнтелей заряда прн комнатной температуре прнведена на рнс. 19.13, предельное аначенне подвижности н сильно легированных кристаллах составляет 20 см'/В с Зависимость удельного электрического сопротивления сильно легированных монокрнсталлов 6Н-5!С от кояцентрацни свободных электронов представлена на рнс. 19.14. смв !!'с гв ) гг удгв Рис.
19.13. Зависимость подвижности электронов от нх концентрации в 6Н-51С п-тнпа при Т=300 К. йГ' Оя' см (0 1р й) й)м пг 10Я Р нс. 19.14. Зависимость удельного электрического сопротивления 6Н-5!С от концентрация электро- нов прн Т=ЗОО К Ю/см ,)в см й)4 тд!7 сэ -э 10 Е )ав 2 4 532)эг 4 б()й)вг В/а 10 Рнс. 19.16. Зависимость напряженности электрического поля (кривые 1' н 2') и напряжения (крнвые С 2) лавинного пробоя от концентрация (Нд — да) в 6Н-5(С 1, 1' — в направления Е1с; 2, 2' — Ежс Рнс. 19.15. Зависимость скорости дрейфа электронов при Т=ЗОО К от напряженности электрического поля на 6Н-5)С в направления Е(!с Полупроводниковые соединения А'"В'" (разя.
!9) 70' 7,5 2 2,5 Ю см/8 Рис. 19.!7. Зависимости коэффициентов нониэации от напряженности электрического поля для ОН-51С в направлении Е!!с ! — 25'С; 2 — !ОО'С; 3 — 180'С; 4-. 280'С преломления и от длины волны описывается следующими эмпирическими зависимостями: для полнтипа ЗС при Л=467...69! нм: л = 2,55378+ 3,417. 1О" /Л'! для политипа 2Н при Л=-435.8...650,9 нм; . = — 2,5сП3+ 2,585. (Ос/Лс+ 8,928. !ос/Лс; п,=2,6161+2,823 10'/Л'+11,49 10с/Л'. !9.3. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИТИПОВ КАРБИДА КРЕМНИЯ Основные оптические параметры поли- типов карбида кремния приведены в табл.
19.!3, !9.14, !9.!5. Зависимость показателя Вырождение электронного газа при комнатной температуре в ОН-51С наступает при концентрации электронов 2 10'э см Критическая концентрация доноров (азота) для перехода металл — диэлектрик в 6НПВС составляет 6,6.!О" см Зависимости, отражающие свойства материала в сильных электрических полях, изображены на рис. 19.15, !9.!6. На рис. !9.17 представлены зависимости коэффициентов дырочной 5 и электронной сс иоиизации от температуры и напряженности электрического поля в ОН-5)С при Е )! с. Коэффициент дырочной иониэации при ориентации Е Л с близок к коэффициенту иониэации при ориентации Е ! с, т.
е. дырочная ионизация не имеет существенной внизотропии. Коэффициент электронной ионизации прн ориентации Е 1 с одного порядка с аналогичным коэффициентом дырочкой ионизации. Предполагается, что причиной значительной аииэотропии и аномальной температурой зависимости коэффициента электронной иовизацин при ориентации Е !! с является минизонная структура зоны проводимости, обусловленная естественной политипной сверхсгруктурой вдоль оси с. Значение потенциальногобарьера Шоттки структур хром — сс-5!С на грани (000!) С для некоторых политипов приведены в табл. 19.12.
В спектрах оптического поглощения карбида кремния (рис. 19.18) проявляется структура, обусловленная аепрямымн переходами с образованием экситонов и одновременным испусканием фоионов. Стрелками на рисунке обозначены фононы (ЕО, ТО, ЕА, уд), определенные иэ спектров фотолюминесцеиции. Энергии главных фононов приведены в табл.
19.16. Значения экситонной ширины запрещенной зоны )ре получены на основании совместных исследований процессов поглоше. ния и люминесценции и приведены а табл. 19.!!. Оптическое поглощение, вызванное образованием экситонов и непусканием фоновое, наблюдается только при низких теьсперасурах. При повышении температуры оптическое поглощение происходит как с испусканием, так и с поглощением фононов.
Большое значение для практических целей имеют результаты исследований оптического поглощения в кристаллах и-5!С, легированных азотом, в прнмесной области спектра (рис. !9З9). Механнзи этого поглощенна связан с фотоионизацней донорных уровней азота н переходом электронов на более высоколежащие энергетические уровни в зоне проводимости. Пропорциональность 5 19.3) Оптические свойства лолитилов карбида крвкнил 46! Тп Хнгца 19.И.
Зависимость показателя преломления обыкновенного (л,) и необыкновенного (и,) лучей в политипах карбида кремния от длины волны при Т=ЗОО К 15!! ЗС и,, л,. 2,7121 2,7005 2,7966 2,7833 2,7081 2,6894 2,7104 2,6916 2,7186 2,6980 2,7074 2,6870 2,7553 2,7331 2,7236 2,7609 2,7402 2,7771 2,7548 2,7450 2,7470 2,6800 2,6823 2,6789 2,7297 2,6881 2,6480 2,6461 2,7237 2,7215 2,6600 2,6525 2,6655 2,6588 2,6508 2,6335 2,7192 2,7119 2,6557 2,6488 2,6979 2,6911 2,6572 2,6503 2,7043 2,6968 2,7029 2 6295 2,6173 2,6446 2,6264 2,6411 2,6243 2,6879 2,6676 2,7033 2,6834 2,6820 2,6892 2,6639 Тиблица !р /4.
двойное лучепреломленне гХ л в пол итипах карбида кремния при Х =632 8 нм! Т=ЗОО К Похитил 2!Н ВН 0,286 0,333 0,0343 0,0395 4Н !бй !ОН 0,500 0,444 0,250 Степень гексагональностн () 0,0508 0,0439 0,0432 0,0419 0,0308 Ххл=л,— л, 0 2,4 ЛУ Т,В г,й Уй 3;( 3;2 У„т .54 уз вб Л 3)Р 44Р 427 4д0 убд Увб нм Рис. 19.!8. Спектральная характеристика поглощения различных политипав карбида кремния при Т=4,2 К и поляризации света ЕЛ с коэффициента поглаптениЯ Х,ем канцентРации нескампенсированных доноров Уд — Их (рис.
19.19, в, г) позволяет сравнительно прссто и зффективио с помощыа светового зонда, длина волны которого соответствупг Хьп,„„, определять концентрацию и неоднородности легиравания кристаллов различных политнпав важнейшей напорной примесью— азотом. 435,8 460,3 467 498 500,7 515 546,1 551,1 568 589 601,5 616 650,9 691 Спектральная характеристика примесного поглощения в кристаллах ВН-3!С р-типа проводимости, легированных алюминием и бором, имеет вид широких полос с максимумами при 0,62 и 1,7 зБ соответственно. При увепичении концентрации бора в кристаллах до (1,4... ,.6).!Ом см з интенсивность поглощения возрастает в диапазоне излучений 0,5...3 эб (рис.
19.20). Наблюдаемый широкий спектр Полупроводниковые соединения А'чВ'» [разя. 19) 462 Р,5 55 Р 1 Я 5 4 смм Р 5 2 5 Ф сиз Рис. 19.19. Спектры поглощении различных политипов при поляризации Е)) е (а); Е 1. с (б] и зависимость кочффицисигп иаглснг!ения от д!д — д!х при Е))с (в) и Е 1 с (г) для 6И- и! бй-9)С (ТР ЗОО К) схг 150 50 Р,5 тчР 45 В,Р 2,5 50 ЭВ Рис. 19.20. Спектры оптического поглон)ения кристаллов карбида кремния, легированных бором, при различных температурах ! — ЗОО К; Д -- 400 К; 3 — 500 К; 4 -- 600 К; б †.
УОО К; б — 800 К РРР Щ 559 ОМ Е,Р 55 (,Р 15 2„Р 25 55 95 еу смг Оптические свойства полигонов карбида кремния 1з 19.З| Таблица тдтб. Низкочастот- ная ее н высокочасигтная в относительные диэлектрические проннцае- масти прн Т=ЗОО К о,г ЬЗ 20 у,г 24 у,б 20вд Таблица !Р.!б. Энергия главных фономов, вмВ, для полнтяпов карбида кремния поглощения объясняется оптическими переходами электронов из валеитной воны на неионизированные примесные уровни бора. что важно для определения содержания в кристаллах бора оптическими методами. Характер фотопроводимости в политипах карбида кремния — монополярный т ./т„ ,= !0»...10».
Температурный ход фотопроводимости в плб!С полнтнпа бН определяется захватом дырок на уровеаь 1р,+ +0,2 эВ и «залипанием» неравновесных электронов на энергетических уровнях иониаированных центров азота. Одним из важнейших свойств карбида кремния является его способность к люминесценции в видимой области спектра. Излу- Рис. 19.21. Спектры люминесценции кристаллов нарбида кремния, легированных различными примесями — активаторами люминесценции при Т=ЗОО К ! — политип 6Н, легироваиимй Ве: Х вЂ” политип бН, легированный В; 3 — позитив ЬН, легированный Ьс; 4 — политип 4Н, легировзииый Зс: 5— поли«ил БН, легированный А1 чательная рекомбинация свободных электронов и дыр«и и свободных экситонов в карбиде преминя наблюдается только при электролюминесценции р — п-переходов, изготовленных на основе кристаллов ЗС-91С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
