WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 9 |

значение достигается при генерации этих атомов в проИдея об участии комплексов атом межузельной рту- цессе НИО), атомы V группы будут преимущественно ти - примесный атом в инверсии типа проводимости находиться в комплексах при Hc > 0.6эВ. В рабобыла также высказана в работах, рассматривавших НИО те [39] для КРТ, легированного As, величина Hc была (ИЛТ) КРТ, легированного As и Sb [39,40]. Авторы оценена как (1 ± 0.1) эВ. Для КРТ, легированного Sb, этих работ, однако, предположили формирование не ней- Hc составила 0.6-0.9эВ [40]. Таким образом, в трального, а донорного комплекса, образуемого атомами обоих случаях энергия Hc оказалась достаточно вемежузельной ртути, высвобождаемыми на поверхности лика, чтобы стало необходимо учитывать образование при ИЛТ и диффундирующими вглубь, и атомами As комплексов при НИО КРТ, легированного этими примеили Sb. Основанием для этого был экспериментальный сями (As, Sb). При этом, если образование комплекса факт, свидетельствующий, что концентрация электронов происходит достаточно быстро, процессы перестройки в „объеме“ n-слоя, образовавшегося в результате ИЛТ дефектной структуры оказываются лимитированными КРТ, легированного As, в пределах погрешности изме- диффузией HgI, и уравнения диффузионной кинетики рений соответствовала концентрации As в слое до ИЛТ. при НИО КРТ, легированного примесью, становятся анаТаким образом, атомы примеси не были нейтрализова- логичными используемым для описания диффузионных ны; напротив, каждый из них каким-то образом должен процессов, происходящих при НИО вакансионно-легиробыл давать вклад в электронную проводимость. ванного КРТ. В этих условиях скорость фронта инверсии Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Модифицирование свойств Hg1-xCdx Te низкоэнергетичными ионами в образцах, легированных примесью и вакансионно-ле- учитывающие лишь взаимодействие точечных дефектов, гированных, будет одинаковой, что и наблюдалось в когда генерируемые при НИО на поверхности кристалэксперименте. ла атомы межузельной ртути диффундируют в глубь Таким образом, предложенная модель инверсии ти- кристалла и аннигилируют с вакансиями, выявляя остапа проводимости при НИО КРТ, легированного As точные донорные примеси. Такой механизм качественно или Sb, предполагает изменение зарядового состояния объясняет как ход самого процесса (т. е. наблюдаемые центра, содержащего атом примеси, посредством обра- зависимости глубины области инверсии от параметров зования комплекса с атомом HgI. Необходимым усло- образца и процесса НИО), так и свойства получаемого вием образования такого комплекса является энергия, материала. Однако этот подход не объясняет инверсии большая 0.6 эВ. При выполнении этого условия центр, в легированном КРТ, где вакансии изначально присутпредставляющий собой атом элемента V группы AX — ствуют в очень малом количестве. Для этого случая однозарядный акцептор, трансформируется в однозарядбыли разработаны модели, предлагающие учитывать ный донорный комплекс (HgI-AX) посредством обракомплексообразование и взаимное вытеснение дефектов.

зования новой химической связи. Образование таких Эти модели пока еще требуют прямого эксперименкомплексов ведет к инверсии проводимости из p- в тального подтверждения, например, путем исследования n-тип в слое, где происходит диффузия HgI. При этом механизмов рассеяния при переносе заряда в подобскорость инверсии при НИО вакансионно-легированного ных кристаллах. Важным, однако, является „сближение“ КРТ и КРТ, легированного As или Sb, оказывается подходов, рассматривающих дефектообразование в КРТ одинаковой.

при различных видах обработки — низкоэнергетичными Что касается концентрации электронов в инвертии высокоэнергетичными ионами, а также при термированном слое, то она должна быть близка к конческой обработке [55,56]. Это позволяет надеяться на центрации дырок в исходном p-образце при условии, построение в будущем достаточно целостной картины, что концентрация остаточных примесей меньше уровня описывающей образование, миграцию и взаимодействие легирования. Именно такой результат наблюдался в эксдефектов в КРТ.

периментах по ИЛТ КРТ, легированного As: концентрация электронов в инвертированном слое составляла 1.6 · 1016 см-3 при концентрации дырок в исходном 6. Свойства p-n-переходов образце на уровне (1.8-2) · 1016 см-3. Для образцов, и фотоприемников, легированных Sb, концентрация электронов после НИО сформированных методом оказывается меньше, чем исходная концентрация дырок низкоэнергетичной ионной в образце до обработки, — 1016 и (6-10) · 1016 см-обработки соответственно. Авторы [41] приписывают это меньшей теплоте образования пары (SbTe- HgI), близкой к критиНесмотря на то что механизм формирования ческой энергии 0.6 эВ. Можно отметить, что это разлиp-n-переходов при НИО КРТ так окончательно и не чие было еще больше в случае образцов, легированных элементом I группы, Au — (1-3) · 1015 и 2 · 1016 см-3 прояснен, метод НИО, как уже отмечалось, используется для создания ИК фотоприемников вот уже более соответственно [36]. Очевидно, что для формирования 10 лет. Хотя число публикаций на эту тему в открыконцепции образования комплексов в последних двух той печати невелико, но и имеющиеся работы дают случаях потребуются дополнительные исследования.

некоторое представление о возможностях метода. При Тем не менее, по крайней мере в случае НИО КРТ, использовании нового метода можно ожидать развития легированного As, концентрация электронов в инверприборных структур в двух направлениях: во-первых, тированном слое оказывается напрямую связанной с это улучшение параметров уже существующих приборов концентрацией акцепторной примеси в исходном матеза счет внутренних преимуществ нового метода (нариале. Это открывает возможность использования НИО пример, снижение числа вносимых нежелательных собдля создания в КРТ p-n-переходов с заданной конственных дефектов и т. п.), а во-вторых, использование центрацией носителей в n-области. Отметим, однако, что принципиально новых возможностей, которые несет с формирующийся p-n-переход в этом случае будет симметричным, в то время как при использовании ваканси- собой новый метод. Имеющиеся к настоящему моменту публикации иллюстрируют возможности метода НИО в онно-легированного КРТ путем изменения концентрации обеих указанных областях. Кроме того, имеются сообщедырок в исходном образце также возможно управление ния и о промышленном изготовлении фотоприемников концентрацией электронов в n-области, но величины на основе КРТ методом НИО с использованием обоих концентраций носителей n и p будут различаться почти на порядок [18,19]. подходов [57]. В частности, „традиционный“ подход с Таким образом, на сегодняшний день нет единого применением ИЛТ используется для создания фотомнения о механизме инверсии типа проводимости при диодов по технологии flip-chip (создание планарного НИО КРТ. Кажется, что для вакансионно-легирован- p-n-перехода и формирования контакта со считываюного КРТ наиболее реалистичными являются подходы, щей кремниевой пластиной посредством столбиков из 2 Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1172 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский индия), а оригинальный — в так называемой loophole-технологии, где одновременно используются эффекты ионного травления и формирования n-слоя, как было предложено в патенте [14].

Одной из самых первых работ по исследованию свойств p-n-переходов в КРТ, созданных методом НИО, по-видимому, можно считать работу [58], в которой и была реализована loophole-технология. Исследовались свойства длинноволновых фотодиодов (ФД) (длина волны отсечки co 11 мкм при 77 K) на основе КРТ, созданных методом ИЛТ. p-n-переход создавался вытравливанием при помощи ионного пучка отверстия в материале с исходным p-типом проводимости; при этом в области этого отверстия происходила инверсия проводимости в n-тип. Толщина исходной пластины КРТ составляла 5 мкм, а диаметр вытравленного отверстия Рис. 8. Обратные ветви ВАХ p-n-перехода, сформированного варьировался от 4 до 10 мкм, при этом p-n-переход был методом ИЛТ, при разных температурах [59]. T, K: 1 — 60, заглублен на 3 мкм от края отверстия. Концентрация 2 — 70, 3 — 77, 4 — 90, 5 — 110, 6 — 125.

дырок в p-области такого p-n-перехода была равна 5 · 1016 см-3, а концентрация электронов в формирующейся n-области — 4 · 1014 см-3. Измерения умножения На рис. 7 представлены прямые ветви ВАХ I(V ) фототока, ВАХ и шума в таких ФД показали, что в типичного p-n-перехода, созданного методом ИЛТ, в них ход обратных ветвей ВАХ определялся процессами диапазоне температур 60 T 150 K. Как видно из лавинного умножения, а при больших смещениях — рис. 7, наклон ВАХ в логарифмическом масштабе при комбинацией лавинного умножения и межзонного тунсмещении до 0.8 В не зависит от температуры. Сама нелирования.

ВАХ после вычитания падения напряжения на послеТемновые токи в p-n-переходах, созданных методом довательном сопротивлении базы хорошо описывается ИЛТ на основе монокристаллов КРТ с x = 0.24, исслевыражением довались в работе [59]. Концентрация дырок в исходных кристаллах в диапазоне температур от 77 до 110 K I = F exp -(Vc - V ), (19) составляла p (1.2-2) · 1016 см-3. p-n-переходы создагде I — ток через p-n-переход, V — приложенное вались методом ИЛТ, при этом использовались ионы смещение, Vc — контактная разность потенциалов, аргона с энергией E = 1.8 кэВ. Доза облучения составF — предэкспоненциальный множитель. Параметр в ляла 5 · 1016 см-2. Диоды представляли собой планарные указанном диапазоне не зависел от температуры, что структуры площадью A = 2.5 · 10-5 см-2, а для пассивауказывает на туннельный механизм протекания токов ции поверхности использовался CdS.

через p-n-переход при участии локальных центров [60].

При T > 110 K прямые ветви ВАХ хорошо описывались зависимостью qV I = I0 exp - 1, kT где q — заряд электрона. Для T = 150 K было получено = 1.1, что свидетельствует о диффузионном механизме протекания тока.

Обратные ветви ВАХ этого же p-n-перехода представлены на рис. 8. При T > 110 K ток сильно возрастает с увеличением температуры, и, следовательно, он обусловлен термоактивационными механизмами (диффузионным или генерационно-рекомбинационным).

В диапазоне температур от 60 до 90 K при больших смещениях, V 0.8 В, обратные токи уменьшались с ростом T, что характерно для механизма туннелирования зона-зона. Уменьшение тока с ростом T в этом случае связано с положительным температурным коэфРис. 7. Прямые ветви ВАХ p-n-перехода, сформированного фициентом изменения Eg. Характерной для этого мехаметодом ИЛТ, при разных температурах [59]. T, K: 1 — 60, 2 — 70, 3 — 77, 4 — 90, 5 — 110, 6 — 150. низма особенностью является то, что ВАХ спрямляется Физика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. Модифицирование свойств Hg1-xCdx Te низкоэнергетичными ионами Авторами [59] был также проведен анализ температурной зависимости удельного дифференциального сопротивления p-n-перехода RdA. На рис. 10 приведены зависимости величины RdA от обратной температуры в диапазоне 60 < T < 200 K для смещений 0, -0.03, -0.05 и -0.1 В. Наклон зависимости, измеренный при нулевом смещении (R0A), при T > 125 K соответствовал Eg, что характерно для диффузионного механизма протекания тока через p-n-переход. При T < 90 K RdA при смещении -0.1 В имело положительный температурный коэффициент, а такая зависимость характерна для туннелирования зона-зона в КРТ и связана с положительным температурным коэффициентом Eg. Расчетная кривая для температурной зависимости RdA показана на рис. 10 сплошной линией. Параметром при подгонке кривых служила концентрация N0 = NaNd/(Na + Nd).

Наилучшее согласие было достигнуто при значении Рис. 9. Обратные ветви ВАХ в координатах ln[I/V (V + Vc)1/2] N0 = 1.6 · 1016 см-3, что весьма близко к величине конот (V + Vc)-1/2 при разных температурах [59]. T, K: 1 — 60, центрации нескомпенсированных акцепторов в исходном 2 — 70, 3 — 77, 4 — 90.

p-материале. При T < 90 K и V = -0.03 В величина RdA имела слабый отрицательный температурный коэффициент, что характерно для туннелирования через локальные уровни [62]. Расчетная зависимость RdA от температуры в этом случае представлена на рис. 10 штриховой линией. Вновь наилучшее согласие с экспериментальной зависимостью вплоть до T 90 K было получено для N0 = 1.6 · 1016 см-3.

Таким образом, было установлено, что основными механизмами, определяющими ток в планарных p-n-переходах, созданных на КРТ методом ИЛТ, являются: при T > 110 K — термоактивационные механизмы, а при 60 < T < 110 K — межзонное туннелирование и туннелирование через локальные центры.

Темновые токи в p-n-переходах, изготовленных НИО на основе эпитаксиальных слоев КРТ состава с x = 0.32, изучались в работе [32]. В данном случае p-n-переход формировался ПТ в условиях, описанных в работе [29]. Исходным материалом служили вакансионРис. 10. Зависимость удельного дифференциального сопроно-легированные эпитаксиальные слои КРТ, выращенные тивления от обратной температуры при различных смещениях.

методом ЖФЭ на подложках CdZnTe. Слои имели V, В: 1 — (-0.1), 2 — (-0.05), 3 — (-0.03), 4 — 0. Сплошная толщину 24 мкм, концентрацию и подвижность дырок и штриховая линии — расчетные зависимости [59].

при 80 K p = 5 · 1015 см-3 и µp = 430 см2/В · с соответственно. Длина волны отсечки для этого материала составляла co = 4.3мкм при 80K. Приборные структуры были изготовлены по планарной технологии с в координатах ln[I/V (V + Vc)1/2] от (V + Vc)-1/2 [61].

пассивацией ZnS-слоем толщиной 3000. Размер окон Действительно, как видно из рис. 9, ВАХ спрямляется под ПТ для создания фотодиодных элементов составв соответствующих координатах. При малых смещенилял 250 250 мкм2.

ях, 0 < V < 0.08 В, при T = 60 K обратная ветвь ВАХ ВАХ полученных структур имели вид диодных характакже спрямляется в координатах рис. 9, однако наклон теристик с напряжением отсечки в прямой ветви 135 мВ прямой оказывается меньше, чем при туннелировании и мягким пробоем в обратной ветви при больших зона-зона. Это указывает на туннелирование с участием смещениях, характерным для туннельного механизма.

локальных центров. При T > 60 K обратные ветви ВАХ Ампер-ваттная чувствительность приборов на длине при малых смещениях в координатах рис. 9 не спрямляволны 4.3 мкм составила 1.37 А/Вт. Квантовая эффективются, причем обратные токи растут с увеличением T, и, ность на длине волны 4 мкм была равна 56%.

следовательно, в этой области температур и смещений Температурная зависимость RdA при нулевом сметоки определяются иными механизмами. щении (R0A) представлена на рис. 11 (точки 1). ВидФизика и техника полупроводников, 2003, том 37, вып. 1174 К.Д. Мынбаев, В.И. Иванов-Омский Интересно отметить, что по данным измерений ВФХ МДП структур, созданных на слоях ZnS, использовавшихся для пассивации поверхности фотодиодов, пассивирующие свойства ZnS улучшались после ПТ.

Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 | 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.