WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

В связи с существенным вкладом рекомбинационной составляющей тока в исследованных диодах проблематичным оказывается определение изгиба зон в полупроводнике по формуле (1) и плотности ПС дифференцированием прямой ветви ВАХ по способу [9]. Таким образом, хемосорбция водорода на границе АО/GaAs приводит не только к возрастанию на ней плотности положительного заряда и увеличению вероятности туннелирования через окисел, но и увеличивает рекомбинационную активность этой границы.

Рис. 6. Зависимости стационарного отклика Vph (1) и VI (2) Характеристики диодов как газовых сенот PH. T 370 K, dАО 3.4nm.

с о р о в. На рис. 6 показаны зависимости стационарного изменения величин Vph и j от концентрации водорода при T 370 K. Видно, что Vph и VI увеличивались ким образом, как следует из сравнения микрорельефа, lg PH и стремились к насыщению при PH 10-1%, после анодного окисления шероховатость поверхности что характерно для такого рода зависимостей [8]. Чуввозрастает, причем пленка анодного окисла оказывается ствительность к водороду (изменение напряжения при весьма неоднородной по толщине. Компьютерный анаданной концентрации) оказывалась выше по фотоэдс, лиз микрорельефа показал, что срадняя шероховатость чем по сдвигу VI. Также регистрация воздействия воповерхности увеличивается от значения 0.25 nm (для дорода по Vph давала большую обнаружительную спо неокисленной поверхности) до 0.55 nm (для окисленной собность, полученную экстраполяцией логарифмической поверхности). Максимальный размер неоднородности части отклика к значению Vph = 0, чем по VI. Таким (от впадины до вершины) в окисле достигает 2.6 nm.

образом, обнаружительная способность к водороду исСледовательно, можно заключить, что утоньшения в следованных ДШ была 10-3%, что несколько уступает окисле могут достигать разницы между номинальной таковой для диодов на основе GaAs с естественным толщиной и максимальным размером неоднородности, окислом ( 10-4%). Однако, как показали исследования т. е. значения 0.8 nm. Последнее значение несколько кинетики водородного отклика, быстродействие диодов больше, чем рассчитанное выше значение d0 0.6nm.

с АО оказывается не ниже, чем в лучших ДШ на Небольшое, уже с учетом неоднородности толщиоснове Si и GaAs [5,8].

ны пленки количественное несоответствие теории и Кинетика изменения тока и фотоэдс при воздейэксперимента может быть объяснено неучетом рекомствии водорода в целом была неэкспоненциальной, что бинационной компоненты тока через диод, связанной, соответствует гетерогенному механизму адсорбции и например, с рекомбинацией через ПС [15], которая десорбции водорода в диодах с Pd [1]. В связи с складывается с током надбарьерной эмиссии, тогда ожидаемое увеличение тока оказывается еще больше, чем предсказывается эмиссией Шоттки, а вероятность туннелирования оказывается меньше полученной выше (6.2 · 10-5).

О необходимости учета рекомбинационной компонен ты тока свидетельствуют наличие участка j V на обратной ветви ВАХ при малых V, соответствующего механизму термогенерации [12], и прямое наблюдение электролюминисценции в исследованных диодах при прямом смещении. Уменьшение барьера в полупроводнике при воздействии водорода, по-видимому, увеличивает рекомбинацию, что выражается в изменении формы ВАХ: отклонением прямой ветви ВАХ от экспоненты при всех напряжениях и стремлением к насыщению с ростом напряжения как прямой, так и обратной ветви ВАХ. Такое поведение ВАХ диодов Шоттки теоретичеРис. 7. Зависимости a (2–4) и d (1, 5, 6) от PH, полученные ски предсказано в работе [15] превалированием рекомиз кинетики Vph (3, 6), Id (2, 5) и Ir (1, 4) при различном бинации через ПС. Следует заметить, что учет такой напряжении смещения. V, V: 1 — -0.3; 2 — +0.4; 4, 5 — +0.3.

рекомбинации сохраняет экспоненциальные зависимости T 370 K, dАО 3.4nm.

Журнал технической физики, 2003, том 73, вып. 92 С.В. Тихов, Е.Л. Шоболов, В.В. Подольский, С.Б. Левичев этим за характеристику релаксационного процесса мы Список литературы примем некоторые времена адсорбции a и десорбции d [1] Евдокимов А.В., Мушурудли М.Н., Ржанов А.Е. и др. // при включении и выключении водорода соответственно, Зарубежная электронная техника. 1988. Т. 2 (231).

измеренные на уровне 0.5 от максимального изменения С. 12–39.

величины.

[2] Puths P.F., Ashok S., Fovath S. et al. // IEEE Trans. Electr.

На рис. 7 показаны зависимости a и d от PH при Dev. 1981. Vol. 3D-28. N 9. P. 1003–1009.

T 370 K, измеренные по кинетике Vph, jd и jr.

[3] Baguoli P.E., Navvini A. // Sol. St. Electron. 1987. Vol. 30.

Из рисунка следует, что значения a и d в исследованN 10. P. 1005–1012.

ном диапазоне PH изменялись в пределах 0.6-50 s, что [4] Гаман В.И., Дробот П.И., Дученко М.О. и др. // Поверхотвечает высокому быстродействию диодов как сенсоность. 1996. № 11. С. 64–73.

ров. При адсорбции a менялось P-1 (кривые 2–4), а [5] Сажин С.Г., Тихов С.В., Подольский В.В. и др. // Приборы H при десорбции по току P-1/2H (кривые 1, 5). Самой и системы управления. 1997. № 7. С. 44–48.

медленной оказалась релаксация десорбции по Vph [6] Ковалевская Г.Г., Мередов Н.М., Руссу Е.В. и др. // ЖТФ.

(кривая 6). При V > 0 на ДШ адсорбция убыстрялась, 1993. Т. 63 (2). С. 185–190.

[7] Nie H.Y., Nannichi Y. // Jap. J. Appl. Phys. 1991. Vol. 30. N 5.

а десорбция замедлялась (ср. кривые 2 и 5), а при P. 906–913.

V < 0 — наоборот (кривые 1 и 3). Максимальное [8] Тихов С.В., Лесников В.П., Подольский В.В. и др. // ЖТФ.

увеличение быстродействия при V < 0 достигало одного 1995. Т. 65 (11). С. 120–125.

порядка величины (ср. кривые 1 и 5). Заметим, что [9] Гаман В.И., Дученко М.О., Калыгина В.М. // Изв. вузов.

адсорбция относительно слабо зависела от напряжения и Физика. 1998. № 1. С. 69–83.

была одинаково быстрой при релаксации тока и фотоэдс [10] Тихов С.В., Бедный Б.И., Карпович И.А. и др. // Микро(кривые 2, 3).

электроника. 1981. Т. 10 (3). С. 250–254.

Влияние величины и знака электрического поля на [11] Красильникова Л.М., Ивонин И.В., Якубеня М.П. и др. // процессы адсорбции и десорбции водорода в ДШ с АО Изв. вузов. Физика. 1989. № 3. С. 60–67.

можно связать с механизмом влияния водорода, кото[12] Родерик Э.Х. // Контакты металл–полупроводник. М., рый, видимо, наряду с диффузией атомарного водорода и 1982. 206 с.

его хемосорбцией на границе АО/GaAs, сопровождается [13] Karpovich I.A., Baidus N.V., Zvonkov B.N. et al. // дрейфом протонов. Естественно тогда, что положитель- Nanotechnology. 2001. Vol. 12. P. 425–429.

ное смещение ускоряет процесс адсорбции, а отрица- [14] Карпович И.А., Тихов С.В., Шоболов Е.Л. и др. // ФТП.

2002. Т. 36 (5). С. 582–586.

тельное — процесс десорбции.

[15] Kumar V., Dahlke W.E. // Sol. St. Electon. 1977. Vol. 20.

Энергии активации адсорбции и десорбции также заP. 143–152.

висели от знака и величины смещения и составляли 0.[16] Тихов С.В., Мартынов В.В., Карпович И.А. и др. // и 0.49 eV при V = +0.3 V и 0.4 eV и 0.3 eV для Электронная техника. Сер. 2. 1982. Т. 6 (157). С. 18–24.

V = -0.3 V соответственно.

[17] Одынец Л.Л., Орлов В.М. // Анодные окисные пленки. Л., 1990. 200 с.

Заключение В результате проведенных исследований диодов палладий/анодный оксид/арсенид галлия найдено оптимальное значение толщины АО, при котором наблюдается максимальная чувствительность к H2. Определена эффективная глубина проникновения атомарного водорода в анодный окисел. Установлен механизм воздействия водорода, связанный с хемосорбцией водорода и образованием положительного заряда на границе АО/GaAs, дрейфом протонов и увеличением вероятности туннелирования носителей тока через окисел. Обнаружена сильная неоднородность туннельно-тонких слоев анодного окисла по толщине, сравнимая с их номинальной толщиной. Показана существенная роль рекомбинационной составляющей тока через ДШ, которая обычно не учитывается в водородочувствительных структурах на Si и GaAs. Установлено, что наибольшая чувствительность и обнаружительная способность к H2 может быть достигнута при регистрации фотоэдс, а максимальное быстродействие — при регистрации по обратному току.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 00-02-17598 и 02-02-06545).

Журнал технической физики, 2003, том 73, вып.

Pages:     | 1 ||



© 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.