CC BY
11
¡11 УДК 537.311.33
И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
I ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРЕХОДНОГО СЛОЯ ПОЛУПРОВОДНИК-
II ДИЭЛЕКТРИК
А.Д.Тулегулов, Т.А.Кокетайтеги
Карагандинский государственный университет им. Е.А.Букетова
1111 Мацалада жартылайвтк&гш-диэлектрик emneni цабатыныц
III! электрфизикальщ сиппатамалары цврсетшнгец. Электрфизикалъщ
¡И сиппатамаларын алу yiuiht цажетт1 тэж1рибел1к установкам*
Ш царастырылады. Айтылган установканыц блок схемасы келт1ршнген.
В работе представлены электрофизические характеристики переходного слоя полупроводник-диэлгктрик. Приводится отсание установки для исслгдования электрофизических характеристик Приведены зависимости температур поверхности стошка и поверхности образца при нагреве тремя различными напряжениями переменного тока частотой 50 Гц.
MDP (the metall-dielectric-semiconductor) of the structure form the base an instrument with chargely by relationship, discoveryinger broad using in microelectronics from element of the memories of the computing machines before photoreceiveres distant IK (infrared) of the range. In spite of reached successes, studies in this area not only do not fade, but on the contrary, increase. Herewith change not only our beliefs about physical proceses"s run "s mechanism in these structure, but also technology of the experiment.
МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) структуры составляют основу приборов с зарядовой связью, нашедших широкое применение в микроэлектронике от элементов памяти вычислительных машин до фотоприёмников дальнего ИК (инфракрасного) диапазона [1,2]. Несмотря на достигнутые успехи, исследования в этой области не только не затухают, а наоборот, возрастают. При этом изменяются не только наши представления о механизмах протекания физических процессов в этих структурах, но и техника эксперимента [3,4].
Особый интерес в МДП-струтстурах представляют электрофизические характеристики переходного слоя полу проводник-диэлектрик. Для получения этих характеристик нами создана установка, которую без труда можно воспроизвести в лабораториях ВУЗов или НИИ. Установка отличается простотой и точностью измерений и состоит из блока электроники и контактного устройства. Блок-схема установки показана на рис. 1.
Рис.1. Блок-схема установки
Рассмотрим более подробно контактное устройство.
Контактное устройство состоит из дюралюминиевого столика и зонда, укреплённых на планке из органического стекла (рис.2,а). Зонд изготавливается из гитарной струны (ре) и фиксируется на основании из плексигласа (рис.2,б) с помощью винтов 1 и 2. Возможно перемещение и укрепление зонда так, что он будет касаться любой заданной точки столика. Силу прижима зонда к столику также можно регулировать, перемещая держатель «3» по вертикали (рис.2,б). Внутри столика высверлены два отверстия диаметром 5 мм с осями, параллельными рабочей поверхности столика. В отверстие вставлены нагревательные элементы, с помощью которых можно нагревать столик. Столик представляет собой следующее: на медный стержень диаметром 1,5 мм намотано 2-3 слоя стеклоткани. Сверху на стеклоткань накручена спираль из нихрома. Затем по обоим краям стержней намотано еще 2-3 слоя стеклоткани, для электрической изоляции спирали от столика. Нагрев столика происходит как за счет теплопроводности воздуха в зазоре между спиралью и внутренней поверхностью отверстия в столике, так и непосредственно за счет излучения спирали при нагреве ее электрическим током.
Образец прижимается к столику как зондом, так и специальной пружиной, укрепленной на столике. Столик с образцом погружается с помощью планки в дьюар с жидким азотом, вручную. Температура поверхности столика и внешней поверхности образца, укрепленного на ней, может быть измерена хромель-алюмелевой термопарой, прижимаемой либо к поверхности столика, либо к поверхности образца.
а)
а) 1 - статак, 2 - зонд; 3 - планка из органического стекла; б) 1,2 - винты для крепления зонда, 3 - держатель зонда, 4 - пластина 1пА* с МДП-
структур&мн 0,5*0,5 мм2 Рис.1 Контактное устройство
На рис.3,б приведены зависимости температчр поверхности столика (пунктирными линиями) и поверхности образца (сплошной линией) при нагреве тремя различными напряжениями переменного тока частотой 50 Гц. Эксперимент выполняется следующим образом. В начале столик опускается в дьюар с жидким азотом. Через 5-10 секунд температура столика становится равной 77 К. Затем столик вынимается из жидкого азота, оставаясь при этом в дьюаре. Через 5-10 секунд включаются нагревательные элементы столика. Отсчет времени начинается в момент включения тока. Из рисунка 3,6 видно, что при всех скоростях нагрева существует заметная разница между температурой поверхности столика и температурой поверхности образца. Эта разница растет с ростом времени нагрева. Связано это с тем, что образец имеет конечную толщину; сравниваемую с размерами столика (толщина пластины арсенида индия 0,28 мм, толщина столика - 6 мм).
После включения тока через нагревательный элемент поверхность пластины некоторое время продолжает нагреваться по инерции, как это показано на рис.3,а.
я) 6}
304:
И '!
л а
„ Ц , у
276: V ¡Ш 8/ /
i ?Г ; А-
X
24g 2201 192;
i а
12,i В
' Vi »i i : | / 8 / т 1/у i / / // Ш < ■ <'
/
I/ '/
Шёк._i_L.
•3 '« so
'40 ISO
Рис.3. Зависимости гемперапр от времени для разных напряжений
Из рис.3 следует, что при включенных нагревательных элементах можно с хорошей точностью сказать, что пленка диэлектрика на поверхности пластины арсенида индия греется линейно со временем. Продолжает она греться линейно со временем и первые 5-6 секунд после выключения нагревательных приборов. На рис.3, а показаны графики нагрева элементов напряжением 18,6 В и аналогичные данные при нагреве элементов напряжением 12,6 В (обозначены как б, в, г).
ЛИТЕРАТУРА
1. Караханян Э.Р., Шилин В.А. Динамические интегральные схемы памяти с МДП структурой. М.: Радио и связь, 1984, 246с.
2. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Основы физики приборов с зарядовой связью. М: Наука, 1986,319 с.
3. Гольдман Е.И., Ждан А.Г., КухарскаяНФ. Эффекты нейтрализации ионов у границы раздела полупроводник-диэлектрик при объёмно-зарядовой термо-де-поляризапии МДП структур //ФТП, 1999. Т.ЗЗ, № 3,306 с.
4.КолобаевВ.В. Возникновение генерационно-рекомбинационной неустойчивости в тонкоплёночных структурах //ФТП, 1999. Т.ЗЗ, № 4,423 с.
