https://doi.org/10.15407/iopt.2021.56.108
Optoelectron. Semicond. Tech. 56,108-114 (2021)
L. V. Shekhovtsov, S. I. Kirilova
FEATURES STUDIES OF TRANSITION LAYERS IN SEMICONDUCTOR HETEROSYSTEMS
Studies of spectral characteristics in Schottky's contact specimens showed that photemf generated by monochromatic light, according to the formation mechanism, has a predominantly lateral nature, that is, in a heterosystem there are at least two areas separated by a potential barrier along the interface, with different conductivity levels.
The feature of the photoemf spectral characteristics is a variations its appearance when changing the thermal annealing temperature of the studied heterosystems.
A significant characteristic and a small amplitude of the characteristic indicates the formation of a transition layer, relatively homogeneous and with insignificant, compared with the volume of GaAs, the doping concentration.
If the spectral characteristic has one maximum and amplitude, which several times exceeds the amplitude of a significant characteristic, which means the formation of a transition layer in the Schottky contact depletion area with high conductivity, compared with a quasine-neutral region of a semiconductor.
The distribution of lateral photoemf along the sample also has a significant character. In order to obtain the correct results relative to the heterosystem transition layer, it is necessary to measure spectral acute characteristics at a distance from the point change sign of the emf that several times the diffusion length of non-equilibrium charge carriers in GaAs.
The problem of the formation of a metal-semiconductor contact and other heterosystems accompanied by the occurrence of heterogeneous transition layers, always paid attention.
The use of the proposed photovoltaic method allows to establish the degree of homogeneity of semiconductor layers, components of the structure and predict the redistribution of current density flowing through the physical scope of the device.
Keywords: transition layer, lateral photo-emf, spectral characteristic.
References
1. Bondarenko V.B., Kuzmin M.V., Korablov V.V. Analiz estestvennyh neodnorodnostej potenciala u poverhnosti primesnogo poluprovodnika. FTP. 2001. 35, №8. S.964-968.
2. Maksimova N.K., Kaligin V.M., Voronkov V.P., Vyatkin A.P. Struktura i svojstva mezhfaznyh granic arsenid galliya-metall (dielektrik). Izv.vuzov. Fizika. 1993.10. S.52-62.
3. Palm H., Arhes M., Schulz M. Fluctuations of the Au-Si (100) Schottky Barrier Height. Phys.Rev.Lett. 1993. 71, №14. P.2224-2227.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.2224
4. Alferov Zh.I. Istoriya i budushee poluprovodnikovyh geterostruktur. FTP. 1998. 32, №1. S.3-18.
https://doi.org/10.1134/1.1187350
5. Shekhovtsov L.V. On a doped transition layer in the space charge region of Schottky contact. Semiconductor Physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. 2002. 5, 4. S.403-405.
https://doi.org/10.15407/spqeo5.04.403
6. Inkin V.N., Kirpilenko G.G., Portnov S.M. Osobennosti struktury mezhfaznoj granicy NbN-GaAS. Elektron. tehnika. Ser. 3 (Mikroelektronika). 1991. 4 (143). S.32-35.
7. Volkova E.V., Loginov A.B., Loginov B.A., Tarasova E.A., Puzanov A.S., Korolev S.A., Semyonovyh E.S., Hazanova S.V., Obolenskij S.V. Eksperimentalnye issledovaniya modifikacii harakteristik GaAs-struktur s kontaktami Shottki posle vozdejstviya bystryh nejtronov. FTP. 2021. 55, №10. S.846-849.
8. Ahinko I.A., Goldberg E.Ya., Grigorev A.T., Ilichov E.A., Inkin V.N., Lipshic T.L. Svojstva barerov Shottki Nb/n-GaAs i NbN/n-GaAs. Elektron.tehnika. Ser.3 (Mikroelektronika). 1990.1 (135). S.35-37.
9. Konevecki M.W., Westra K.L., Sullivan B.T., Korlenson K.E., M.J. Brett. Optical constants of reactively-sputtered NbN films. Thin Solid Films. 1993. 232 (2). P.228-231.
https://doi.org/10.1016/0040-6090(93)90013-F
10. Liliental-Weber Z., Gronsky R., Washburn J., Newman N., Spicer W.E., Weber E.R. Schottky and Ohmic Au contacts on GaAs: Microscopic and electrical investigation. J.Vac.Sci.Technol. B. 1986. 4 (4). P.912-918.
https://doi.org/10.1116/1.583536
11. Kim C., King P.L., Pianetta P. Fermi-level inhomogeneities on the GaAs(110) surface imaged with a photoelectron microscope. J.Vac.Technol.B. 1992. 10 (4). P.1944-1948.
https://doi.org/10.1116/1.586163
12. E.F. Venger, Yu.G. Sadof'ev, G.N. Semenova, N.E. Korsunskaya, V.P. Klad'ko, M.P. Semtsiv, L.V. Borkovskaya, S.Yu. Sapko, L.V. Shekhovtsov. Lateral and depth inhomogeneity in Zn-based heterostructures grown on GaAs by MBE technology. Thin Solid Films. 2000. 367. P.184 - 188.
https://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)00686-6
13. Venger E.F., Konakova R.V., Ohrimenko O.B., Sapko S.Yu., Ivanov V.N., Shehovcov L.V. Perehodnoj sloj v kontaktah Shottki TiB2-GaAs i Au-TiB2-GaAs. FTP. 2001. 35, N4. S.439−444.
https://doi.org/10.1134/1.1365188
14. Hotovy I., Brcka J., Huran J. Investigation of reactively sputtered NbN films. Fizika A. 1995. 4 (2). P.337-342.
15. Wallmark J.T. A New Semiconductor Photocell Using Lateral Photoeffect. Procc. IRE. 1957. 45, №4. P.474-483.
https://doi.org/10.1109/JRPROC.1957.278435
16. Vlasenko L.S., Gorelyonok A.T., Emcev V.V., Kamanin A.V., Poloskin D.S., Shmidt N.M. Poverhnostnoe getterirovanie fonovyh primesej i defektov v plastinah GaAs. FTP. 2001. 35, №2. S.184-187.
https://doi.org/10.1134/1.1349927
17. Karpovich I.A., Stepihova M.V. Vliyanie geteroepitaksialnoj passivacii poverhnosti na spektry fotochuvstvitelnosti i rekombinacionnye parametry sloev GaAs. FTP. 1998. 32, №2. S.182−186.
Л. В. Шеховцов, С. І. Кирилова
ОСОБЛИВОСТІ ДОСЛІДЖЕНЬ ПЕРЕХІДНИХ ШАРІВ В НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ГЕТЕРОСИСТЕМАХ
Дослідження спектральних характеристик в зразках контактів Шотткі показали, що фотоерс, що генерується монохроматичним світлом, за механізмом формування має переважно латеральну природу, тобто в гетеросистемі існують як мінімум дві області, які розділені потенційним бар'єром вздовж межі поділу, з різним рівнем провідності.
Особливістю спектральної характеристики фотоерс є зміна її вигляду при зміні температури термічного відпалу досліджуваної гетеросистеми.
Знакозмінний характер і невелика амплітуда характеристики вказує на формування перехідного шару, відносно однорідного і з незначною, у порівнянні з об'ємом GaAs, концентрацією легування.
Якщо спектральна характеристика має один максимум і амплітуду, яка в декілька разів перевищує амплітуду знакозмінної характеристики, це означає сформування перехідного шару в області виснаження контакту Шотткі з високою, у порівнянні з квазінейтральною областю напівпровідника, провідністю.
Флуктуації неоднорідності розподілу легуючих домішок, дефекти на поверхні і в об'ємі структури будуть слугувати областями зі змінною щільністю струму, що може призвести до локального термічного перегріву приладу.
Розподіл латеральної фотоерс вздовж зразка також має знакозмінний характер. Для того, щоб отримати коректні результати відносно перехідного шару гетеросистеми, необхідно проводити вимірювання спектральної характеристики на відстані від точки зміни знаку ерс, що в декілька разів перевищує довжину дифузії нерівноважних носіїв заряду в GaAs.
Проблемі формування контакту метал-напівпровідник і інших гетеросистем, що супроводжується виникненням неоднорідних перехідних шарів, завжди приділялась увага.
Застосування запропонованого фотоелектричного методу дозволяє встановити ступінь однорідності напівпровідникових шарів, складових структури і прогнозувати перерозподіл щільності струму, що протікає через фізичний обсяг приладу.
Ключові слова: перехідний шар, спектральна характеристика, латеральна фотоерс.