https://doi.org/10.15407/iopt.2022.57.114

Optoelectron. Semicond. Tech. 57, 114-120 (2022)

L. V. Shekhovtsov


TRANSITION LAYER AND LATERAL PHOTO-EMF IN SEMICONDUCTOR HETEROSYSTEMS


A photo-emf in the NbN–GaAs Schottky contact samples studied. This photo-emf is generated along the metalsemiconductor interface.

It is shown that a semiconductor transition layer formed near the Schottky contact interface has a pronounced effect on the form of spectral characteristics.

The feature of the photoemf spectral characteristics is a variations its appearance when changing the thermal annealing temperature of the studied heterosystems.

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.

A complicated alternating form of spectral characteristics of the photo-emf is related to contributions to the measured signal from several components that are generated at potential barriers of the metalsemiconductor heterosystem.

Illumination of samples on the metal side results in change of the form of spectral characteristics and reversal of sign of photo-emf. This is caused by variation of interrelation between the photo-emf components that are generated in the heterosystem layers with different conductivities.

For the samples annealed at Т = 900 С, the photo-emf changes its sign near the GaAs absorption edge.

It was found that thermal annealing at Т = 950 С results in increase of relative nonuniformity of the depletion region thickness, while the sign of the photo-emf spectral curve does not change.

In this case, considerable effect of band bending nonuniformity in the depletion region of the heterosystem under investigation on the character of lateral photo-emf distribution is retained.

Keywords: transition layer, lateral photo-emf, spectral characteristic.

References



1. Шеховцов Л.В., Саченко А.В., Шварц Ю.М. Поперечная фотоэдс в гетероэпитаксиальной структуре. ФТП. 1995. 29, №3. С.566-573.

2. Palm H., Arhes M., Schulz M. Fluctuations of the Au-Si (100) Schottky Barrier Height. Phys.Rev.Lett. 1993. 71, №14. P.2224-2227.

3. Бондаренко В.Б., Кузмин М.В., Корабльов В.В. Анализ естественных неоднородностей потенциала у поверхности примесного пролупроводника. ФТП. 2001. 35, №8. C.964-968.

4. Алферов Ж.И. История и будущее полупроводниковых гетероструктур. ФТП. 1998. 32, №1. С.3-18.

5. Гольдберг Ю.А., Поссе Е.А. Образование омического контакта в процессе непрерывного нагревания диодов Шоттки на основе GaAs и GaP. ФТП. 1998. 32, № 2. С.200-202.

6. Гольдшмидт Х.Дж.  Сплавы внедрения.1. М.: Мир. 1970. 424 с. Goldschmidt H.J. Interstitial Alloys (Butterworths. London. 1967).

7. Самсонов В.Г. Нитриды. Киев: Наукова думка. 1969. 380 с. 

8. 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.

9. 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.

10. Волкова Е.В., Логинов А.Б., Логинов Б.А., Тарасова Е.А., Пузанов А.С., Королев С.А., Семёновых Е.С., Хазанова С.В., Оболенский С.В. Экспериментальные исследования модификации характеристик GaAs-структур с контактами Шоттки после воздействия быстрых нейтронов. ФТП. 2021. 55,№10. С.846-849.

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.

12. Максимова Н.К., Калигин В.М., Воронков В.П., Вяткин А.П. Структура и свойства межфазных границ арсенид галлия–металл (диэлектрик).Изв.вузов. Физика. 1993. 10. C.52-62.

13. Инкин В.Н., Кирпиленко Г.Г., Портнов С.М. Особенности структуры межфазной границы NbN-GaAS. Электрон. техника. Сер.3 (Микроэлектроника). 1991. 4, №143. C.32-35.

14. Венгер Е.Ф., Семенова Г.Н., Садофьев Ю.Г., Корсунская Н.Е., Семцов М.П., Сапко С.Ю., Шеховцов Л.В. Особенности долговременной релаксации фотоэдс в гетероэпитаксиальной структуре ZnSe-GaAs. Письма ЖТФ. 2000. 26, №5. С.23-30.

15. Venger E.F., Sadof'ev Yu.G., Semenova G.N., Korsunskaya N.E., Klad'ko V.P., Semtsiv M.P., Borkovskaya L.V., Sapko S.Yu., Shekhovtsov L.V. Lateral and depth inhomogeneity in Zn-based heterostructures grown on GaAs by MBE technology. Thin Solid Films. 2000. 367. P.184 – 188.

16. Венгер Е.Ф., Конакова Р.В., Охрименко О.Б., Сапко С.Ю., Иванов В.Н., Шеховцов Л.В. Переходной слой в контактах Шоттки TiB2 –GaAs Au –TiB2 –GaAs. ФТП. 2001. 35, №4. C.439−444.

17. Hotovy I., Brcka J., Huran J. Investigation of reactively sputtered NbN films. Fizika A. 1995. 4, №2. P.337-342.

18. Wallmark J.T. A New Semiconductor Photocell Using Lateral Photoeffect. Procc. IRE. 1957. 45, №4. P.474-483. 

19. 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. C.403–405.

20. Ахинько И.А., Гольдберг Е.Я., Григорьев А.Т., Ильичов Е.А., Инкин В.Н., Липшиц Т.Л. Свойства баръеров Шоттки Nb/n-GaAs и NbN/n-GaAs. Электрон. техника. Сер.3 (Микроэлектроника). 1990. 1, №135. C.35-37.

21. Ахинько И.А., Инкин В.Н., Карамышев Е.П., Кирпиленко Г.Г., Лоцман П.Л., Орлова И.Г. Контакт Шоттки NbN/GaAs и глубокие уровни в приграничном слое GaAs. Электрон. техника. Микроэлектроника. 1990. Вып. 5(139). C.4245.

Л. В. Шеховцов

ПЕРЕХІДНИЙ ШАР І ЛАТЕРАЛЬНА ФОТОЕРС  В НАПІВПРОВІДНИКОВІЙ ГЕТЕРОСИСТЕМІ

В зразках контакту Шотткі NbN-GaAs досліджена фотоерс, що генерується вздовж межі поділу метал-напівпровідник.

Показано, що суттєвий вплив на вигляд спектральних залежностей створює перехідний напівпровідниковий шар, який формується біля межі поділу контакту Шотткі.

Особливістю спектральної характеристики фотоерс є зміна її вигляду при зміні температури термічного відпалу досліджуваної гетеросистеми.

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.

Складна знакозмінна форма спектральних характеристик пов’язана з внеском у вимірюваний сигнал декількох складових ерс, які генеруються на потенційних бар’єрах гетеросистеми метал-напівпровідник. 

Спостерігається зміна форми спектральних характеристик і знака фотоерс при освітленні зразка зі сторони металу. Це зумовлено зміною співвідношення між складовими ерс, які формуються в шарах гетеросистеми з різним рівнем провідності.  

Для зразків, що відпалені при Т= 900С, характерна зміна знака фотоерс в області краю поглинання GaAs. 

Визначено, що відпалення при Т=950С призводить до збільшення відносної неоднорідності товщини області виснаження і відсутності зміни знака спектральної характеристики фотоерс.

При цьому зберігається значний вплив неоднорідності згину зон в області виснаження гетеросистеми на характер розподілу латеральної ерс.  

Ключові слова: перехідний шар, спектральна характеристика, латеральна фотоерс