WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |

m 2 Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1042 Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг Таблица 11. Сопротивление омических контактов в n- и p-GaN [114-128] Тип Концентрация Сопротивление Металлы Источник легирования носителей в GaN, см-3 контакта, Ом · смTi/Al n 1017 8 · 10-6 [114] n 1017 8 · 10-6 [115] n 3.67 · 1018 8.63 · 10-6 [116] Ti/Al/Ni/Au n 2 · 1017 1.19 · 10-7 [117] n 4 · 1017 8.9 · 10-Ni/Si n 2 · 1017 1.6 · 10-3 [118] Pd/Au p 3 · 1017 1 · 10-4 [119] p 1018 1.5 · 10-Ti/Al p 6 · 1017 (2-6) · 10-3 [120] Pt/Ru p (2-3) · 1017 2.2 · 10-6 [121] Ni/In p 2 · 1017 (8-9) · 10-3 [122] Ni/Pt/Au p 9.4 · 1016 2.1 · 10-2 [123] Ni/Au p 2 · 1017 4 · 10-6 [124] Pt/Ni p 1.7 · 1017 8 · 10-3 [125] Ta/Ti p 7 · 1017 3 · 10-5 [126] Ni/Cr/Au p 5 · 1017 1.6 · 10-2 [127] Ni/Pd/Au p 4.5 · 10-6 [128] При обработке GaAs растворами Na2S или (NH4)2S контакт Al-n-GaAs с Rc =(1-3) · 10-4 Ом · см2, однако примесные приповерхностные атомы O замещаются широкого применения этот способ пока не получил.

атомами S, которые удерживаются за счет физи- В случае GaAs обычно изготавливаются контакты второго типа с сильно легированным (до 1020-1021 см-3) ческой адсорбции. Выделяющаяся при этом энергия (< 40 кДж/моль) меньше, чем энергия, выделяющая- приповерхностным слоем, который возникает в результате интерфейсных химических реакций, включающих ся при химической адсорбции (> 100 кДж/моль), и ее диссоциацию GaAs и рост нового слоя сильно легиронедостаточно для образования собственных дефектов, ванного GaAs [109]. Например, при вплавлении широприводящих к закреплению уровня Ферми [129–132]. Нако распространенного контакта Al/Ge/Ni, вначале, при пример, плотность поверхностных состояний Ds в GaAs, T < 250C, Ni реагирует с GaAs, образуя NixGaAs, при составляющая более 1014 см-2 · эВ-1, после обработки T > 250C эта фаза разлагается с образованием NiGay в (NH4)2S уменьшается до 2 · 1013 см-2 · эВ-1, а пои NiAsz. При этом Ni реагирует также с Ge, образуя сле обработки в (NH4)2Sx — до 1 · 1013 см-2 · эВ-1.

NiGe, и с Al, образуя Nix Aly; при охлаждении проЕще меньшую плотность поверхностных состояисходит рост слоя n+-GaAs : Ge, причем концентрация ний в GaAs (7.6 · 1012 см-2 · эВ-1) можно полуэлектронов в этом слое достигает 1019-1020 см-3.

чить при выращивании на поверхности очень тонкоВ случае контакта Ni/[Au + Ge (27%)]/Ni/Au-n-GaAs го (3.5 нм) слоя n-GaAs : Be (концентрация электронов при нагреве вначале Ge диффундирует из сплава n = 5 · 1016 см-3) [133], в этом случае уровень Ферми Au + Ge в верхний слой, а Ni реагирует с GaAs, обрапрактически не закрепляется на поверхности полупрозуя Nix GaAs. При температуре 375-400C Au реагиводника GaAs.

рует с Ga, образуя фазу -AuGa, а Ge проникает Обработка поверхности GaN в (NH4)2Sx в Nix GaAs, замещая Ga. Контакт приобретает струкприводила к снижению величины Ds от 1 · туру -AuGa/NiAs : Ge/GaAs, а при охлаждении обрадо 8.3 · 1010 см-2 · эВ-1, а высота барьера Шоттки зуется новый сильно легированный слой GaAs [138].

Ni/Cu-n-GaN составила 1.099 эВ, что оказалось Сопротивление таких контактов к n-GaAs достигает близкой к пределу Шоттки (1.10 эВ) [134]. Пассивация 3.6 · 10-6 Ом · см2 при n = 1 · 1016 см-3 (согласно [139]), омических структур Ti/Al-n-GaN : Si (n = 3 · 1018 см-3) 1 · 10-6 Ом · см2 при n = 2 · 1016 см-3 (согласно [140]), приводила к уменьшению сопротивления контакта 5 · 10-7 Ом · см2 при n = 1.5 · 1017 и 4 · 10-7 Ом · смпримерно на 2 порядка за счет удаления окисла в при n = 2.2 · 1018 см-3 (согласно [141]). По мере улучповерхности GaN и сдвига уровня Ферми к краю зоны шения технологии сопротивление омического контакта проводимости [135].

к GaAs улучшалось приблизительно на порядок в деПассивация 4H-SiC в NO и NH3 приводила [136] к сятилетие [142]; при этом сопротивление, приведенное уменьшению Ds от 1013 до 2 · 1012 см-2 · эВ-1.

к единице площади, было обратно пропорциональным За счет снижения плотности поверхностных состо- концентрации носителей заряда [143].

яний GaAs (n = 1 · 1018 см-3) [137] путем обработки Контакты третьего типа с варизонным слоем и низповерхности в растворах H2S был изготовлен омический ким барьером часто изготавливались к GaAs и GaP.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Полупроводниковые фотоэлектропреобразователи для ультрафиолетовой области спектра... Таблица 12. Механизмы протекания тока в омических контактах [70,102,117,147-153] Концентрация Механизм Высота потенциального Контакт Источник носителей, см-3 протекания тока барьера Ti/Pt/Au-p-GaAs 4 · 1020 Туннелирование 0.5 эВ [147] Pt/Ti-p-GaAs 5 · 1018-1 · 1019 Термоэлектронная эмиссия 0.068 эВ [148] Au/Zn/Ni-p-InP Термоэлектронная эмиссия 0-0.2эВ [149] Pt/Ti-p-In0.53Ga0.47As 5 · 1018 Термоэлектронная эмиссия 0.13 эВ [150] Ti/Al/Ni/Au-n-GaN 1017-1018 Туннелирование [117] Ti/Ag-n-GaN 1.5 · 1017-1.7 · 1019 Туннелирование 0.067 эВ [151] Pt-p-GaN 1.8 · 1017 Термоэлектронная эмиссия 0.53 эВ [70] 1.0 · 1018 Туннелирование 0.42 эВ Pd-p-Al0.06Ga0.94N 3 · 1018 Термоэлектронная эмиссия 0.05 эВ [152] 1.0 · 1019 Туннелирование (T = 90-190 K) 0.05 эВ Термоэлектронная эмиссия (T > 300 K) NiSi2-n-6H-SiC 0.44 эВ [153] NiSi2-n-4H-SiC 0.3 эВ Al/Ti/Ta-AlGaN Слоевая концентрация Туннелирование 0.42 эВ [102] 1.7 · 1013 см-Например, при прогреве контакта W/Ni + In/Ni-n-GaAs приемники на основе Si хорошо зарекомендовали себя при T 300C Ni взаимодействует с GaAs, образуя в качестве солнечных элементов.

Ni2GaAs, а In проникает в W и Ni2GaAs. При тем- Поскольку скорость поверхностной рекомбинации в Si пературе 700C возникает слой In0.6Ga0.4As, а при велика (vr 104 см/с), а она оказывает существенное 900C этот слой покрывает практически всю поверх- влияние на квантовую эффективность фотоэлектропреность GaAs. Этот слой имеет существенно меньшую образования p-n-структур, то для ее уменьшения исширину запрещенной зоны, чем GaAs, а уровень Ферми пользуются структуры Si-SiO2 (vr 1см/с) [159] или в InAs закреплен в зоне проводимости. Это приводит к изготавливаются структуры с тянущим полем, например, существенному уменьшению B и Rc [144]. При нагреве за счет неоднородного легирования.

контакта Pd/In-n-GaP до T = 600C в течение 1 мин Разработаны три основных типа Si-детекторов: с инмежду Pd и GaP образуется твердый раствор Inx Ga1-xP, версионным слоем, с p+-n- и с n-p-структурой.

уменьшающий потенциальный барьер [145]; после охла- В структурах первого типа [160] между подложкой p-Si и окисным слоем создается тонкий инверсионный слой ждения Rc было менее 10-4 Ом · см2.

При нагреве структуры Ni-4H-SiC (900C) обра- n-Si; из-за высокого сопротивления этого слоя приборы имеют узкий интервал линейности Iph- -характезуется Ni2Si с работой выхода электронов, большей на 0.36 эВ работы выхода для Ni, а избыток атомов C ристики. В структурах второго типа (p+-n) [161] для диффундирует к поверхности структуры, и вакансии VC расширения спектральной области изготавливаются два действуют как доноры [146]. перехода, один — мелкий ( 0.1мкм), второй —более глубокий ( 5мкм): на подложке из p-Si эпитаксиально выращивается слой n-Si, в него проводится двойная 5.3. Механизм протекания тока в омическом диффузия бора. Приборы оказались недостаточно стаконтакте бильными из-за неконтролируемой диффузии атомов B Экспериментальные зависимости Rc = f (T ) и от поверхности Si в слой окисла. Наиболее стабильны Rc = f (N) для омических контактов и сравнение их с n-p-фотоприемники [162–164]. Они создавались путем теорией позволяют определить механизм протекания диффузии As [162] (или P [164]) в p-Si (с удельным тока в них: термоэлектронная эмиссия и туннелирование сопротивлением = 100 Ом · см), изготовления охран(табл. 12) [70,102,117,147–153].

ных колец p+- и n+-типа и антиотражающего покрытия толщиной 60 нм. Фотодиоды имели токовую фоточувствительность SI = 0.25 А/Вт при 0.41 мкм.

6. Фотоэлектропреобразователи для Диоды со структурой Si-SiO2 наиболее эффективны ультрафиолетовой области спектра для УФ области [154,165]; p-n-структуры, изготовленные методом локальной эпитаксии, имели квантовую 6.1. Фотоприемники на основе Si эффективность = 0.86 и плотность темнового тока Кремниевые p-n-фотоприемники — до сих пор самый Jd = 8 · 10-12-7 · 10-10 А/см2.

распространенный тип УФ фотоэлектропреобразовате- Коммерческие Si-фотодиоды имеют спектральную лей [154–158]. Это связано прежде всего с тем, что область фоточувствительности 0.2-1.1мкм (рис. 9), кремний дешев, хорошо освоен промышленностью, и причем максимум спектра находится в ИК об2 Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1044 Т.В. Бланк, Ю.А. Гольдберг 6.2. Фотоприемники на основе GaP и его твердых растворов В работах [181,182] были обоснованы преимущества фотоэлектропреобразователей на основе GaAs0.63P0.(Eg = 1.848 эВ при 300 K) по сравнению с p-n-структурами на основе Si: существенно меньшая чувствительность к ИК излучению (спектральная область 0.2-0.68 мкм); высокое дифференциальное сопротивление в нуле напряжений ( 104 ГОм), что обеспечивает низкие шумы; высокая стабильность; хорошее согласование с оптическими фильтрами. Токовая фоточувствительность таких структур SI 0.2 А/Вт в максимуме и SI = 0.02-0.03 А/Вт при 0.254 мкм, ее температурный коэффициент 5.8 · 10-4 K-1; удельная обнаружительная способность D = 1014-1015 Вт-1 · Гц1/2 · см.

Использование GaP в фотоэлектропреобразователях Рис. 9. Спектр фоточувствительности промышленного для УФ области спектра основано на том, что, хотя Si-фотоэлектропреобразователя с p-n-переходом [155–158].

T = 300 K. GaP имеет Eg = 2.27 эВ, что значительно меньше энергии квантов УФ излучения, этот полупроводник непрямозонный и имеет пороговую энергию прямых оптических переходов с высоким коэффициентом ласти (0.8-1.0мкм). Их фоточувствительность допоглощения света (E0 = 2.8эВ), достаточно близкую стигает 0.5 А/Вт при 0.8-1.0 мкм и 0.1 А/Вт при к границе УФ области спектра. Спектральная область 0.2-0.25 мкм, обнаружительная способность составляфотодиодов Шоттки Au-GaP [157,183–185] составляла ет D 1015 Вт-1 · Гц1/2 в максимуме спектра, темно0.2-0.55 мкм (рис. 10) с максимумом при 0.4мкм.

вой ток Id 100 нА, оптимальное рабочее напряжение Величина SI достигала 0.12 А/Вт в максимуме спектра Vop = 5-10 В.

и 0.03 А/Вт при 0.254 мкм. Величина D в этих В то же время p-n-фотоприемники на основе Si структурах [184] достигала 1013-1014 Вт-1 · Гц1/2 · см, имеют два существенных недостатка: во-первых, их NEP = 10-15-10-14 Вт · Гц-1/2, а в комплекте с измерифоточувствительность в ИК и видимой областях спектра тельным устройством NEP =(1-2) · 10-14 Вт · Гц-1/2.

существенно превосходит чувствительность в УФ обИспользование ITO (оксид In и Sn) вместо ласти, что приводит к большим ошибкам измерений, Au [186] позволило увеличить фоточувствительность так как обычно слабый УФ сигнал измеряется на фоне до 0.3-0.4А/Вт.

мощного видимого или ИК излучения, а стеклянные Для устранения чувствительности к видимому свеУФ светофильтры, хотя и отсекают видимую область, ту GaP-фотодиоды комплектуются УФ светофильтрами, имеют высокое пропускание в ИК области; во-вторых, в причем использование УФС-6 делает их спектр близким p-n-структурах на основе Si наблюдается деградация, к спектру солнечного УФ излучения [187]. Для снижения заключающаяся в снижении квантовой эффективности в 2-3 раза после 0.5 ч непрерывного воздействия УФ излучением [166–169].

Деградация барьеров Шоттки PtSi-n-Si и Pt-Si не наблюдалась [170,171], однако максимум фоточувствительности находился в ИК области ( 0.7мкм), как и для p-n-структур.

В работах [172–177] изготавливались МОП структуры с тонким диэлектрическим слоем; они имели = 0.2-0.4 [173,174] и использовались в приборах с зарядовой связью в качестве УФ детекторов. В [177] создавались матрицы из 1024 1024 детекторов, которые в области 0.124-0.52 мкм имели = 0.177.

Дальнейшие исследования в области УФ фотоэлектропреобразователей были направлены на использование более широкозонных полупроводников, таких как GaAs [178,179] и InP [180]. Фоторезисторы на основе InP (Eg = 1.344 эВ) имели широкий спектр квантовой эффективности (0.2-1мкм) с максимумом ( 0.65), Рис. 10. Спектр фоточувствительности фотоэлектропреобрарасположенным в ИК области ( 0.9мкм) [180]. зователя с барьером Шоттки Au-n-GaP [183]. T = 300 K.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Полупроводниковые фотоэлектропреобразователи для ультрафиолетовой области спектра... чувствительности к видимому свету можно использовать структуры Au-Alx Ga1-xP-GaP [188,189], однако низкая стабильность AlxGa1-x P на воздухе ограничивает их применение. Кроме того, отметим, что для регистрации УФ излучения в счетчиках ядерных частиц использовались фотодиоды с гетеропереходами и лавинные фотодиоды в системе AlGaAs-GaAs [190].

6.3. Фотоприемники на основе нитридов Фотоприемники на основе полупроводниковых нитридов перспективны для УФ области спектра, поскольку это прямозонные материалы, их ширина запрещенной зоны близка к границе видимой и УФ областей спектра, а система AlN-GaN образует непрерывный ряд прямозонных твердых растворов, позволяющих создавать фотоприемники с резким длинноволновым краем фотоРис. 11. Спектр фоточувствительности фотоэлектропреобрачувствительности, расположенным практически в любом зователя с барьером Шоттки Pd-n-GaN [191]. T = 300 K.

месте ближней УФ области.

Диоды Шоттки на основе структур Pd-n-GaN-n+-GaN (n = 3 · 1016-1017 см-3, n+ = = 3 · 1018 см-3) имели спектральную область чувствительности 0.25-0.37 мкм, величину SI = 0.18 А/Вт ( 0.6), которая мало изменялась во всем спектральном диапазоне (рис. 11). Основным шумом в структурах был шум типа 1/ f [191].

Другой тип структур, m-s-m, был реализован в работах [192–194] (рис. 12). Приборы имели такую же спектральную область и SI = 0.17 А/Вт. Диоды Шоттки типа „сэндвич“ Ag-GaN : H-Au [195], в которых GaN : H сильно легирован магнием, имели резкий край спектра фототока при = 0.36 мкм ( = 0.4, SI = 0.11 А/Вт при = 0.32 мкм, Id = 10-11 А при V = -1В). С ростом обратного смещения до -5В величина SI существенно возрастает, а затем достигает насыщения [196]. В работах [193,194] были изготовлены вертикальные и латеральные GaN-фотоприемники с барьером Шоттки и показано, что приемники с вертикальной структурой имеют большую эффективность благодаря улучшен ным характеристикам тыльного омического контакта и большую обнаружительную способность благодаря меньшему уровню шума типа 1/ f из-за меньшего влияния дислокаций на транспорт носителей.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |   ...   | 9 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.