CC BY
17
№ 8 (29)
декабрь, 2016 г.
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ И ТОЛЩИНЫ ОКСИДНОГО СЛОЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
Камалов Ихтиёр Рамазанович
канд. тех. наук, доцент кафедры «Методика преподавания физики и астрономии» Навоийского государственного педагогического института, 210100, Узбекистан, г.Навои, ул. Ибн-Сино-45 E-mail: _ jumayeva. [email protected]
Камолова Дилнавоз Ихтиёровна
ассистент кафедры «Методики преподавания физики и астрономии» Навоийского государственного педагогического института, 210100, Узбекистан, г. Навои, ул. Ибн-Сино-45 Е-mail: [email protected]
Канатбаев Сагидат Садуович
ассистент кафедры «Методики преподавания физики и астрономии» Навоийского государственного педагогического института, 210100, Узбекистан, г. Навои, ул. Ибн-Сино-45 Е-mail: [email protected]
Сайфуллаева Гулхаё Ихтиёркизи
магистрант специальности «Методика преподавания физики и астрономии» Навоийского государственного педагогического института, 210100, Узбекистан, г. Навои, ул. Ибн-Сино-45 Е-mail: [email protected]
INFLUENCE OF THERMAL PROCESSING AND THICKNESS OF OXIDE LAYER ON CHARACTERISTICS OF SEMICONDUCTING MATERIALS
Ikhtiyor Kamalov
candidate of Engineering sciences, Associate professor of Teaching methodology Physics and astronomy Chair,
Navoi State pedagogical institute, 210100, Uzbekistan, Navoi city, Ibn-Sino street- 45
Dilnavoz Kamolova
assistant of Teaching methodology Physics and astronomy Chair, Navoi State pedagogical institute,
210100, Uzbekistan, Navoi city, Ibn-Sino street- 45
Sagidat Kanatbayev
assistant of Teaching methodology Physics and astronomy Chair, Navoi State pedagogical institute,
210100, Uzbekistan, Navoi city, Ibn-Sino street- 45
Gulkhayo Sayfullayeva
master's degree student of Teaching methodology Physics and astronomy Chair, Navoi State pedagogical institute,
210100, Uzbekistan, Navoi city, Ibn-Sino street- 45
АННОТАЦИЯ
В статье было исследовано влияние термообработки на фактор идеальности (n) и влияние толщины оксидного слоя (dok) на электрические характеристики металл - оксидный слой - полупроводник (МОП) структур. При присутствии промежуточного окисного слоя коэффициент идеальности n довольно хорошо приближается к единице, т.е. n=1.3. С увеличением толщины промежуточного окисного слоя увеличивается и коэффициент идеальности n, значение которого от 1,2 до 2,25. Отсюда видно, что большое значение коэффициента идеальности свидетельствует о сильном влиянии промежуточного, вероятно, оксидного слоя на механизм тока прохождения.
Библиографическое описание: Влияние термообработки и толщины оксидного слоя на характеристики полупроводниковых материалов // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. Камалов И.Р. [и др.]. 2016. № 12(33). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/3990
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_декабрь. 2016 г.
Проведя термические обработки собственных анодных, химических и термических оксидов фосфида индия (InP), мы пришли к выводу, что они по своей химической структуре не являются однофазными и стехиометриче-скимии их химический состав зависит как от условий получения, так и режимов последующей термической обработки. Неоднородности в области границы раздела металл-полупроводник возникают вследствие несовершенства поверхности кристалла, неравномерности адсорбции и диффузии атомов металла и компонентов полупроводника, а также протекающих химических реакций. Нами было исследовано влияние термообработки на фактор идеальности (n) и влияние толщины оксидного слоя (dok) на электрические характеристики металл - оксидный слой - полупроводник (МОП) структур.
ABSTRACT
In the article the influence of thermal processing on the ideality factor (n) and the effect of the thickness of the oxide layer (dok) on the electrical characteristics of the metal - oxide layer - semiconductor (MOS) structures is studied. In the presence of the intermediate oxide layer the ideality coefficient nis close to the unity n = 1.3. With increasing thickness of the intermediate oxide layer, the ideality factor nis increased which value is from 1.2 to 2.25. This shows that the importance of ideality coefficient indicates a strong influence of the intermediate one, probably the oxide layer on the mechanism of current flow.
After a thermal treatment of its own anode, chemical and thermal oxides of indium phosphide (InP), we have come to the conclusion that they are not single-phase and stoichiometricin their chemical structure and their chemical composition depends on the reception conditions and modes followed by heat treatment. Discontinuity in the boundary region between a metal - semiconductor surface are due to imperfections in the crystal, adsorption and uneven diffusion of metal atoms and semiconductor components, and chemical reactions. We have studied the effect of heat treatment on the ideality factor (n) and the effect of the thickness of the oxide layer (dok) on the electrical characteristics of the metal - oxide layer - semiconductor (MOS) structures.
Ключевые слова: металл, полупроводник, структура, промежуточный слой, окисный слой, термообработка, избыточный ток, коэффициент идеальности, вольт-амперная характеристика, токопрохождение.
Keywords: metal, semi-conductor, structure, intermediatelayer, oxidation layer, heat treatment, superfluous current, coefficient of ideality, volt-ampere characteristic, current passing.
№ 12 (33)
Структуры металл - тонкий окисел - полупроводник (МОП-структуры) находят широкое применение в современной микро- и оптоэлектронике. Свойства границы раздела и промежуточного слоя в значительной мере определяют параметры на основе этих структур. Введение промежуточного окисного слоя с определенными свойствами между металлом и полупроводником повышает напряжение холостого хода и эффективность фотопреобразователей энергии [1].
Исследованиями электрофизических и фотоэлектрических свойств структур металл-оксид фосфида индия-фосфида индий, проведенными ранее [2], была установлена оптимальная толщина окисного слоя с точки зрения получения наибольший эффективности фотопреобразователей. Состав окисных слоев не было изучено полностью.
Проведя термические обработки собственных анодных, химических и термических оксидов фосфида индия (1пР) и основываясь на результатах других авторов [3], мы пришли к выводу, что они по своей химической структуре не являются однофазными и стехиометрическими и их химический состав зависит как от условий получения, так и режимов последующей термической обработки. Термическая обработка сложных многокомпонентных объектов не дает информации, необходимой для достоверной идентификации их химического состава, требующейся для проведения сопоставительного анализа характеристик собственных оксидов, формируемых различными способами. Неоднородности в области границы раздела металл-полупроводник возникают вследствие несовершенства поверхности кристалла,
неравномерности адсорбции и диффузии атомов металла и компонентов полупроводника, а также протекающих химических реакций. Различными методами сверхвысоковакуумной техники установлено, что в процессе образования барьера на границе раздела формируется промежуточный слой. Для полупроводниковых соединений А3В5 (А3-элемент 3-группы, В5-элемент 5-группы) промежуточный слой содержит в основном фазу металл -анион, и его толщина изме-
о
няется от 2 до 20 А с переходом от слабого к сильно реагирующим металлам с полупроводником п-типа. Для полупроводников А2В6 межфазный слой имеет более сложное строение.
Нами было исследовано влияние термообработки на фактор идеальности (п) и влияние толщины оксидного слоя на электрические характеристики металл - оксидный слой - полупроводник (МОП) структур.
Коэффициент идеальности оценивался при каждой температуре, что и показано на рис. 1. Явной зависимости п от температуры при более высоких температурах (200^400 К) почти не обнаружено. Несмотря на наличие промежуточного окисного слоя, коэффициент идеальности п довольно хорошо приближается к единице, т.е. п=1.3. Эти результаты означают, что избыточные токи, такие как ток рекомбинации, существенно не влияют при прямых смещениях. В области низких температур наблюдается увеличение п. Это показывает, что при низких температурах увеличиваются избыточные токи за счет ре-комбинационных составляющих тока.
№ 12 (33)
декабрь, 2016 г.
Рисунок 1. Изменение фактора идеальности от температуры для Au-n-InP МОП структур
при 300 К и dok=1,9(1), 2,3(2), 2,6(3), 4(4), 6(5), 10(6) в нм.
На рис. 2. приведены прямые ветви вольт-амперной характеристики (ВАХ) с различной толщиной промежуточного окисного слоя. Прямые ветви ВАХ описываются соотношением.
I = U
exp| |-1 nkT
(1)
Тогда ток насыщения
I.€_ = A * ST2 exp
--(ImxT'd n
exP| -^ I (2),
где А*=9,4А/см"2К"2 для 1пР, т-эффективная масса туннелирующих электронов, ^-эффективная высота потенциального барьера для туннелирующих элек-
г» ^ ди тронов. Оценка п = — 1п-
кТ д 1п/
наклону кривых дала
значения от 1,2 до 2,25. Отсюда видно, что увеличение толщины промежуточного окисного слоя увеличивает коэффициент идеальности п. Большое значение коэффициента идеальности свидетельствует о сильном влиянии промежуточного, вероятно, оксидного слоя на механизм тока прохождения.
Рисунок 2. Прямая ветвь ВАХAu-n-InP структур
Список литературы:
1. Стриха В.И., Кильчицкая С.С. Солнечные элементы на основе контакта металл-полупроводник. - СПб, 1991. -136 с.
2. Gazakov O, CharyevYa, Orazberdiev A. Photoelectric properties of the M-n-In2O3-(n,p)InP surface barriers structurs. Phys. st. sol A. 1987. v 100. p 138-142.
3. Hollinger G., Bergignat E., Joseph J., Robach V. On the nature of oxides on InP Surfaces.J.Vac. sci. andTech. A. 1985, V3. №6. p.2082-2088.
References:
1. Strikha V.I., Kil'chitskaia S.S. Solar cells based on a contact metal - semiconductor. St. Petersburg, 1991.136 p. (In Russian).
2. Gazakov O, CharyevYa, Orazberdiev A. Photoelectric properties of the M-n-In2O3-(n,p)InP surface barriers structurs. Phys. st. sol A. 1987. v 100. p 138-142.
3. Hollinger G., Bergignat E., Joseph J., Robach V. On the nature of oxides on InP Surfaces.J.Vac. sci. andTech. A. 1985, V3. №6. p.2082-2088.
