journal-opt - abstr114-120

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.

PDF

References

1. Shekhovtsov L.V., Sachenko A.V., Shvarts Yu.M. Poperechnaia fotoeds v heteroepitaksialnoi strukture. FTP. 1995. 29, №3. S.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.

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.71.2224

3. Bondarenko V.B., Kuzmyn M.V., Korablov V.V. Analiz estestvennykh neodnorodnostei potentsiala u poverkhnosti primesnoho proluprovodnika. FTP. 2001. 35, №8. C.964-968.

4. Alferov Zh.I. Istoriya i buduschee poluprovodnikovyih geterostruktur. FTP. 1998. 32, №1. S.3-18.

https://doi.org/10.1134/1.1187350

5. Goldberg Yu.A., Posse Ye.A. Obrazovanie omicheskogo kontakta v protsesse neprerivnogo nagrevaniya diodov Shottki na osnove GaAs i GaP. FTP. 1998. 32, № 2. S.200-202.

https://doi.org/10.1134/1.1187340

6. Goldshmidt Kh.Dzh. Splavi vnedreniya.1. M.: Mir. 1970. 424 s. Goldschmidt H.J. Interstitial Alloys (Butterworths. London. 1967).

7. Samsonov V.G. Nitridi. Kiev: Naukova dumka. 1969. 380 s.

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.

https://doi.org/10.1016/0040-6090(93)90013-F

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.

https://doi.org/10.1116/1.583536

10. Volkova Ye.V., Loginov A.B., Loginov B.A., Tarasova Ye.A., Puzanov A.S., Korolev S.A., Semyonovikh Ye.S., Khazanova S.V., Obolenskii S.V. Eksperimentalnie issledovaniya modifikatsii kharakteristik GaAs-struktur s kontaktami Shottki posle vozdeistviya bistrikh neitronov. FTP. 2021. 55, №10. S.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.

https://doi.org/10.1116/1.586163

12. Maksimova N.K., Kaligin V.M., Voronkov V.P., Vyatkin A.P. Struktura i svoistva mezhfaznikh granits arsenid galliya-metall (dielektrik). Izv.vuzov. Fizika. 1993. 10. C.52-62.

13. Inkin V.N., Kirpilenko G.G., Portnov S.M. Osobennosti strukturi mezhfaznoi granitsi NbN-GaAS. Elektron. tekhnika. Ser.3 (Mikroelektronika). 1991. 4, №143. C.32-35.

14. Venger Ye.F., Semenova G.N., Sadofev Yu.G., Korsunskaya N.E., Semtsov M.P., Sapko S.Yu., Shekhovtsov L.V. Osobennosti dolgovremennoi relaksatsii fotoeds v geteroepitaksialnoi strukture ZnSe-GaAs. Pisma ZhTF. 2000. 26, №5. S.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.

https://doi.org/10.1016/S0040-6090(00)00686-6

16. Venger Ye.F., Konakova R.V., Okhrimenko O.B., Sapko S.Yu., Ivanov V.N., Shekhovtsov L.V. Perekhodnoi sloi v kontaktakh Shottki TiB2 -GaAs Au -TiB2 -GaAs. FTP. 2001. 35, №4. C.439−444.

https://doi.org/10.1134/1.1365188

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.

https://doi.org/10.1109/JRPROC.1957.278435

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.

https://doi.org/10.15407/spqeo5.04.403

20. Akhinko I.A., Goldberg Ye.Ya., Grigorev A.T., Ilichov Ye.A., Inkin V.N., Lipshits T.L. Svoistva barerov Shottki Nb/n-GaAs i NbN/n-GaAs. Elektron. tekhnika. Ser.3 (Mikroelektronika). 1990. 1, №135. C.35-37.

21. Akhinko I.A., Inkin V.N., Karamishev Ye.P., Kirpilenko G.G., Lotsman P.L., Orlova I.G. Kontakt Shottki NbN/GaAs i glubokie urovni v prigranichnom sloe GaAs. Elektron. tekhnika. Mikroelektronika. 1990. Vip. 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

Back / Повернутися