WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 9 |

уменьшение времени жизни носителей почти на порядок С использованием ПТ в смеси водорода и метана и увеличение скорости поверхностной рекомбинации p-n-переходы также создавались на эпитаксиальных почти в 20 раз.

слоях с x = 0.32, выращенных ЖФЭ [32,33].

Картина, однако, менялась при удалении от поИнтересными представляются результаты по ПТ верхности в глубь инвертированного слоя. Первые КРТ в высокочастотном мерцающем разряде ртутной же измерения концентрации электронов в инвертиплазмы [30]. Монокристаллы КРТ с x = 0.20-0.22 и рованных НИО слоях показали, что эти значения x = 0.27 подвергались ПТ при давлении паров ртути были на несколько порядков ниже получаемых при в камере от 8 · 10-4 до 3 · 10-3 Торр и при смещении создании p-n-переходов методом ионной имплантаот 0.6 до 3 кВ. В результате ПТ КРТ как p-, так и ции. Для КРТ с x 0.2 концентрация электронов n-типа проводимости наблюдалось формирование попри 77 K составила n = 1.4 · 1015 см-3 при подвижверхностного n+-слоя толщиной до 2.5 мкм. В слоях ности 9.6 · 104 см2/В · с [13]. Аналогичные характес исходным p-типом проводимости кроме того наблюристики материала наблюдались при исследовании ВФХ далась инверсия на большую глубину. Так, ПТ КРТ МДП структур на основе монокристаллов КРТ с с x = 0.2 и p = 5 · 1015 см-3 при смещении 1.5 кВ в 0.2 < x < 0.3 [17]. Структуры формировались выращитечение 5 мин приводило к формированию p-n-перехода ванием слоя CdS толщиной 100-200 с последущим на глубине 250 мкм. Столь высокую скорость инвернапылением слоя ZnS толщиной 3000. ВФХ снимались сии, существенно превышающую скорость инверсии при при T = 77 K на частоте 1 МГц. Измерения показали, травлении КРТ ионами аргона, авторы приписали дополчто НИО КРТ как p-, так и n-типа проводимости нительному пересыщению поверхности КРТ ртутью из приводила к формированию слоев n-типа с наличием плазмы.

двух подслоев. Концентрация электронов в первом, приТаким образом, эффект инверсии типа проводимости поверхностном, n-слое толщиной 1-5 мкм составляла при ПТ КРТ оказался схожим с тем, что наблюдается (2-5) · 1016 см-3 и была в 2-10 раз больше, чем n при ИЛТ. Химические свойства используемой плазмы в „объемном“ слое, лежащем под ним. Подвижность при такой обработке не проявлялись. Глубина области носителей в „объемных“ слоях, (1-4) · 105 см2/В · с, инверсии зависит от предыстории образца и парамети температурная зависимость подвижности были харакров процесса (типа плазмы, времени, давления, мощтерными для некомпенсированного материала. В криности т. п.).

сталлах с исходным n-типом проводимости было установлено, что для слабо компенсированных образцов после ИЛТ в области насыщения RH характерным явля3. Свойства инвертированных слоев ется небольшое увеличение концентрации электронов n, Для понимания механизмов инверсии типа прово- а также подвижности µn. ИЛТ сильно компенсированных образцов приводило к значительному увеличению µn.

димости и возможностей метода НИО при создании фотоприемников необходимо знание параметров мате- Авторы также отмечали, что низкотемпературный отжиг образцов (75C) после ИЛТ приводил характеристики риала, формирующегося в результате обработки. В КРТ, поверхностного слоя к характеристикам „объемного“ подвергнутом НИО, такие параметры определялись по инвертированного слоя, „залечивая“, по-видимому, раизмерениям коэффициента Холла RH и подвижности при послойном ХТ, измерениям вольт-фарадных характе- диационные дефекты.

ристик (ВФХ) МДП структур, сформированных на ин- Электрические свойства эпитаксиальных слоев КРТ вертированном слое, и т. п. с x 0.2 как p-, так и n-типа проводимости, подвергИзвестно, что в общем случае ионная обработка полу- нутых ИЛТ, подробно исследовались в работах [18,25].

проводников вызывает появление радиационных дефек- Измерения RH и проводимости при 77 K показали, тов, которые могут отрицательно влиять на параметры что в результате ИЛТ происходит переход от свойств Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1160 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский Таблица 4. Электрические свойства эпитаксиальных слоев КРТ, подвергнутых ионно-лучевому травлению, при 77 K [18] Параметры образца до ИЛТ Параметры образца после ИЛТ Образец x Na-Nd, см-3 µp, см2/В · с n, см-3 µn, 105 см2/В · с, мкс 1 0.21 2.1 · 1017 200 1.2 · 1015 2.1 0.2 0.23 5.9 · 1015 490 3.5 · 1014 1.5 1.3 0.22 5.9 · 1015 510 8.3 · 1014 1.3 0.4 0.22 4.8 · 1015 440 6.7 · 1014 2.2 0.5 0.22 9.2 · 1015 400 9.6 · 1014 1.7 0.6 0.21 2.6 · 1016 240 1.2 · 1015 2.1 0.7 0.23 2.0 · 1016 470 5.0 · 1014 2.1 2.8 0.23 1.0 · 1016 320 1.5 · 1015 1.2 0.9 0.20 4.5 · 1015 550 1.6 · 1014 1.7 1.10 0.23 6.0 · 1015 500 3.5 · 1014 1.8 1.„классического“ p-материала к свойствам „классическо- Измерения электрических параметров эпитаксиальго“ n-материала (см. рис. 5). Этот же рис. 5 иллю- ных слоев Znx CdyHg1-x-yTe в этой же работе также стрирует изменения, вызванные ИЛТ в образцах КРТ показали низкую концентрацию и высокую подвижисходного n-типа проводимости. На рис. 5, b показано, что подвижность электронов в исследуемом образце до ИЛТ была на уровне µn 1 · 105 см2/В · с, а ее температурная зависимость имела максимум при 100 K.

Это означает, что исследуемый образец был сильно компенсированным. ИЛТ приводит к резкому увеличению µn до 8 · 105 см2/В · с при T = 4.2K, причем вид кривой, описывающей температурную зависимость µn, вновь становится „классическим“. При этом величина n в образце возросла только в 2 раза. Это свидетельствует о том, что ИЛТ снижает степень компенсации материала.

Результаты изменения свойств материала, вызванных ИЛТ в образцах с изначальной проводимостью p-типа, представлены в табл. 4. Из таблицы видно, что материал n-типа, формирующийся в результате ИЛТ, имел при 77 K низкую концентрацию электронов, (3-15) · 1014 см-3, и высокую подвижность, не менее 105 см2/В · с. Время жизни носителей, определенное по релаксации фотопроводимости, также было достаточно большим: лучший образец с x = 0.23 показал значение 2.3 мкс при 77 K. Авторами [18] также было установлено, что величина n в инвертированном материале изменялась в зависимости от значения Na-Nd в исходных образцах. Взаимосвязь между этими величинами представлена на рис. 6 (точки 1). Позже такая взаимосвязь наблюдалась и для эпитаксиальных слоев КРТ с большим содержанием кадмия [19]. Так, в табл. 5 представлены некоторые результаты измерения электрических параметров эпитаксиальных слоев КРТ с 0.28 x 0.55, обработанных ионами с E = 400 эВ при j = 0.1 мА/см2. Низкая концентрация n и высокая подвижность µn при 77 K вновь свидетельствовали о хорошем качестве полученного n-слоя. Очевидно, что Рис. 5. Температурные зависимости коэффициента Холданные табл. 5 (точки 2 на рис. 6) подтверждают тенла RH (a) и холловской подвижности µH (b) в образцах денцию к взаимосвязи между величинами концентрации КРТ исходного p-типа проводимости до (1) и после (2) ИЛТ, электронов в образцах после инверсии и Na-Nd в а также n-типа проводимости до (3) и после (4) ИЛТ [18].

исходном образце. Исходная подвижность для образца p-типа не показана.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Модифицирование свойств Hg1-xCdx Te низкоэнергетичными ионами Таблица 5. Параметры эпитаксиальных слоев КРТ с x > 0.24 до и после ионно-лучевого травления [19] Eg, эВ Параметры исходных слоев Параметры слоев после ИЛТ Образец x (300 K) Na-Nd, 1016 см-3 µp, см2/В · с n, 1015 см-3 µn, 104 см2/В · с C1 0.264 0.28 0.80 360 1.0 3.C2 0.291 0.30 1.1 420 1.4 6.C3 0.304 0.31 0.73 460 0.63 2.C4 0.318 0.32 3.2 420 2.7 0.C5 0.412 0.39 1.8 250 1.1 1.C6 0.412 0.39 2.2 260 0.88 2.C7 0.565 0.50 2.1 75 Нет инверсии C8 0.594 0.52 2.4 120 » » C9 0.637 0.55 2.3 260 » » Примечание. Температура измерения: 77 K для образцов C1-C6; 300 K для образцов C7-C9.

ность носителей в инвертированных в n-тип слоях. тен микрометров [20], также была получена структура Типичные значения концентрации при 77 K составля- с более высокой концентрацией электронов в приполи 1.1 · 1015 см-3. верхностной области и почти в 3 раза меньшей в Можно было бы ожидать, что наличие двух подслоев „объеме“ инвертированного слоя, когда приповерхноств инвертированном слое — поверхностного и „объемно- ный слой толщиной до 10 мкм был удален. Подобго“ — будет характерным лишь для материала, подверг- ная „объемная“ концентрация в n-слое достигала знашегося ИЛТ, но не ПТ, где радиационных нарушений чений 9 · 1014 см-3 при подвижности 1 · 105 см2/В · с должно быть гораздо меньше. Однако существование при 77 K для монокристалллов КРТ с x = 0.23.

двух подслоев было зафиксировано и при ПТ, и даже Авторами [20] также были предприняты измерения в случае, когда при травлении на образец не подавалось диффузионных длин неосновных носителей тока в p-обсмещение [28]. Концентрация электронов в приповерх- разцах КРТ с x = 0.2 и Na-Nd =(3-100) · 1015 см-3, ностном подслое, по данным измерений RH, в этом подвергнутых ИЛТ ионами аргона с E = 750 эВ в течеслучае достигала значения 1018 см-3 (значение, харак- ние 20 мин [35]. Было установлено, что длины диффузии терное для слоев, подвергшихся ионной имплантации) электронов варьировались от 6 до 15 мкм, а время при µn 104 см2/В · с. В „объемном“ слое концентражизни соответственно от 2 до 6 нс. Длины диффузии ция носителей составляла 1015 см-3 при подвижности дырок находились при этом в интервале 20-65 мкм (1-2) · 105 см2/В · с и временах жизни 1мкс.

при времени жизни 1-10 мкс и в отдельных образцах При использовании ИЛТ в экспериментах, где глубыли близкими к максимально возможным согласно бина залегания p-n-перехода достигала нескольких сотеоретическому расчету величинам.

Оценки концентрации носителей в инвертированных при помощи НИО слоях КРТ были сделаны также при помощи измерения сигнала ТНЛЛ [29]. Для этого проводились измерения интенсивности сигнала ТНЛЛ при послойном химическом травлении инвертированного в результате плазменного травления слоя КРТ, причем первый шаг травления составлял 0.1 мкм, а последующие шаги измерения ТНЛЛ проводились через каждые 0.5 мкм. Как показали измерения, толщина всего n-слоя составляла 1.6 мкм. Интенсивность сигнала ТНЛЛ падала почти в 2 раза уже после первого шага травления, что указывало на существование тонкого (менее 0.1 мкм) слоя с высокой концентрацией электронов на поверхности КРТ, подвергнутой ПТ. Затем было проведено моделирование зависимости интенсивности сигнала ТНЛЛ от толщины стравленного слоя. Наилучшее согласие расчетной кривой и экспериментальных данных было достигнуто при использовании в расчеРис. 6. Связь концентрации электронов n при 77 K в инте приближения однородного распределения концентравертированных эпитаксиальных слоях с величиной Na-Nd в ции электронов в инвертированном слое с величинами исходных образцах разных составов: 1 — x = 0.20-0.24 [18];

2 — x > 0.24 [19]. n = 1 · 1015 см-3 и µn = 5 · 103 см2/В · с.

Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1162 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский Подробные измерения электрических параметров для некомпенсированного материала. В большинстве КРТ, подвергнутого ПТ, были проведены в работе [36]. случаев имеется, предположительно, радиационно-наЭпитаксиальные слои КРТ с x = 0.3 толщиной 10 мкм рушенный приповерхностный слой (толщиной от 0.были выращены методом ЖФЭ на подложках CdZnTe. до 10 мкм) с более высокой n и более низкой µn.

Эпитаксиальные слои, имевшие после роста концентрацию дырок p 2 · 1016 см-3, подвергались ПТ в тече4. Низкоэнергетичная ионная ние 2 мин в смеси водорода и метана (H2 : CH4 5: 1) обработка легированного КРТ при мощности разряда 100 Вт при давлении 500 мТорр.

В результате, по данным измерения сигнала ТНЛЛ, Особый интерес представляют результаты по НИО проводимость была инвертирована в n-тип на глубиКРТ, p-тип проводимости в котором обусловлен не вану 2мкм.

кансиями ртути, а введенными в материал акцепторными На полученных структурах измерялись температурпримесями. В первом приближении, если считать, как ные зависимости коэффициента Холла RH и проводиэто делали авторы уже первых работ по НИО КРТ, мости в диапазоне температур от 30 до 400 K и что инверсия типа проводимости в подвергнутых НИО магнитных полях от 0 до 12 Тл, и из полученных данных образцах обусловлена заполнением вакансий, в слудля n-p-структур рассчитывались значения n и µn в чае легированного акцепторами КРТ, где концентрация отдельно взятых слоях. Величина n в „объеме“ инвервакансий после роста специальным отжигом сводится тированного слоя оказалась равной (1-3) · 1015 см-3, практически на нет, инверсии вообще происходить не а µn — на уровне 4 · 104 см2/В · с при 77 K. Температурдолжно. Однако выяснилось, что это не так.

3/ная зависимость µn подчинялась закону T. Слоевая В частности, в работе [31] исследовалось влияние ПТ концентрация электронов в тонком приповерхностном на эпитаксиальные слои КРТ, легированные As. Слои слое при этом была достаточно высокой ( 1013 см-2), имели состав с x = 0.29 и были выращены газофазчто указывало на высокую плотность дефектов, ханой эпитаксией (ГФЭ) на подложках CdTe при темрактерную для нарушенной поверхности. Эти выводы пературе 500C с добавлением элементарного As в были подтверждены позднее на образцах с x = 0.источник Hg во время роста. После роста образцы и 0.31 в работе [37], где было показано, что значения n подвергались контролируемому охлаждению, активации и µn в приповерхностных слоях КРТ, подвергнутого ПТ, введенного As и низкотемпературному отжигу для анодинаковы для образцов с разным x и очень слабо нигиляции вакансий. В результате слои имели p-тип зависят от температуры вплоть до 20 K.

проводимости с p = 1.6 · 1016 см-3, причем отмечалось, Свойства КРТ, подвергнутого ПТ, также изучались что при использованной температуре отжига нелегина монокристаллах КРТ, обработанных ртутной плазрованные слои КРТ превращались бы в слои n-типа мой [30]. Как уже упоминалось выше, во всех случаях проводимости, поэтому получившийся p-тип приписытравления авторы этой работы наблюдали формировался именно введенному As. Затем с поверхности эпивание приповерхностного n+-слоя. По данным изметаксиальных слоев методом ХТ удалялся слой толщирений интенсивности отражения рентгеновских лучей ной 0.5 мкм, и в слое нанесенного на поверхность фотобыло установлено наличие существенных структурных резиста формировались окна размером 300 300 мкм2.

нарушений в приповерхностном слое, толщина которого После этого эпитаксиальные слои подвергались ПТ в зависела от смещения, прикладываемого к образцу во смеси водорода и метана при плотности мощности время ПТ. При смещении 2.4 кВ толщина n+-слоя составразряда 0.4 Вт/см2 и смещении на образце 180 В. Такая ляла 2.2 мкм, при 1.2 кВ — 1.7 мкм, при 0.6 кВ — 1.5 мкм.

обработка в течение 60 мин приводила к стравливанию Что касается „объема“ материала, то для образцов поверхностного слоя толщиной 3 мкм.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 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.