Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Киселев В.Ф. -> "Основы физики поверхности твердого тела " -> 85

Основы физики поверхности твердого тела - Киселев В.Ф.

Киселев В.Ф., Козлов С.Н., Зотеев А.В. Основы физики поверхности твердого тела — М.: МГУ, 1999. — 284 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovifizikipoverhnostitverdogotela1999.djvu
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 128 >> Следующая

а) Вакансионные
дефекты - центры. Дефекты этого типа образуются как в кварце и кварцевых
стеклах, так и в пленках Si02(Ge02) на Si
Si-OH...HC-Si Si * Si
П Si Sc5-Si0 Si70-Si°
05
Рис.6.7. Качественная схема гетероперехода Si-SiC>2. Здесь: 1 и 2 -
ловушки для электронов и дырок соответственно; 3 - медленные состояния
границы раздела (МСГ), 4 - быстрые (БС) и 5 - рекомбинационные состояния
(PC) [26]
190
Глава 6
(Ge) в случае вакуумных прогревов структур при высоких температурах, при
воздействии на них рентгеновского и 7-облучения, ионной
имплантации и электронной бомбардировки (энергия электронов больше 30
кэВ). В результате таких воздействий происходят разрывы напряженных в
аморфной структуре кислородных мостиков Si-О-Si - рис.6.8,а. Неспаренные
электроны этих связей находятся на
sp^-гибридных орбиталях атомов Si (рис.6.8,б), а освободившийся атом
кислорода уходит в решетку. В однократно ионизованном состоянии такой
центр становится парамагнитным. Прямое доказательство такого строения
центра дает анализ СТС спектров ЭПР от неспаренного электрона,
обусловленной его взаимодействием с изотопами Si29, обладающими ядерным
магнитным моментом.
Наиболее устойчива конфигурация ?'-центра, когда орбиталь одного из
неспаренных электронов Si сдвинута в сторону плоскости орбиталей
кислорода - рис.6.8,в. Таким образом, возможны два состояния центров: Е\
и Е{, различающиеся по энергии всего на 0,1 эВ. Допускается, что Ег-центр
возникает при переходе атома кислорода в междоузлие, а для ?У-центра
возможно слабое связывание неспаренного электрона с помощью я-связи с
атомом кислорода. Для оксида кремния параметры ассиметричного сигнала ЭПР
- gi = 2,0017, g2 = 2,0005, gz = 2,0003 и АН = 0,2-0,3 мТл, для оксида
германия g - 0,0025 и ДН= 0,3-0,4 Тл. Поскольку g-тензор неспаренного
электрона Е '-центра слабо зависит от ближайшего окружения, на параметры
сигнала ЭПР мало влияет вид облучения или условия термовакуумных
обработок. Профилограммы ?'-центров, определенные по данным ЭПР,
оптическим спектрам и ЭОС показывают, что, в зависимости от условий
образования ДП-структур, центроид распределения этих ловушек лежит на
расстоянии 3-5 нм от поверхности Si (Ge) - рис.6.7.
Л-
'./¦г* 'iJh*
3:
X
(r) Si (c)А! • О
Рис.6.8. Основные дефекты в S1O2
Природа реальных поверхностей и межфазных границ
191
Е '-центры являются центрами захвата инжектированных из полупроводника
дырок, т.е. ловушками ЛД+. При захвате дырки "распаривается" электронная
пара на ?'-центре (рис.6.8,б) и возникает сигнал ЭПР от неспаренного
электрона. Имеется хорошая корреляция между величиной положительного
заряда ?>лд+ и интенсивностью сигнала ЭПР.
б) Протоносодержащие дефекты. Данные ИК спектроскопии (МНПВО, рис.4.14)
указывают на присутствие в оксидных пленках кремния гидроксильных Si-OH и
гидридных Si-H группировок. Концентрация первых достигает - 1019 см"3,
вторых Ю20 см"3. Эти группировки были зафиксированы в спектрах вторичных
ионов (МСВИ) при использовании ядерных реакций (изотопное замещение 170
на 180). Во всех случаях их концентрация возрастала при приближении к
межфазной границе.
В слоях Si02, полученных окислением во влажном кислороде, были замечены
сигналы ЭПР с gi = 2,0010, g2 = 2,0095, g3 = 2,0780 и АН = 0,2 мТл,
приписываемые роц-центрам, включающим в себя радикал кислорода и соседнюю
ОН-группу 30SiO'...HOSi^ - рис.6.8,г. При окислении кремния в сухом
кислороде часто наблюдался сигнал ЭПР с параметрами g\ = 2,0014, g2 =
2,0074, gj = 2,0057 и Д Н = 0,2 мТл, приписываемый перекисному рост
центру типа 20SiO...O...Sr (рис.6.8,6), который легко гидратируется.
Часть всех этих протоносодержащих группировок выполняет функции центров
захвата инжектированных электронов - ЛД-. Действительно, дегидратация
уменьшает их концентрацию, регидратация частично восстанавливает. В
литературе эти центры часто отождествляются с Si-OH группами, что не
вполне подтверждается совместными измерениями изменений заряда 6лд~> ИК и
ЭПР-спектров. По-видимому, структура ЛД~ более сложная. Заметим, что
адсорбция молекул с сильным сродством к электрону (например, О2, NO, NO2,
л-Бх) также приводит к росту концентрации ЛД-.
Поскольку ЛД обмениваются зарядами с полупроводником, мы их относим к ПЭС
структуры полупроводник-диэлектрик, подчеркивая трехмерный характер
распределения поверхностных состояний. По отношению к полупроводнику ЛД
обладают аномально малыми сечениями захвата, спр = 10-28- 10"27 см2.
Характерные времена релаксации заряда для них часто превышают т = 103-104
с. Вероятности захвата зависят от высоты барьера (W\, W2) и механизма
транспорта носителей заряда в оксиде. По отношению к оксиду, при
возбуждении его электронной подсистемы жесткими квантами, ЛД могут
являться быстрыми состояниями.
Помимо электронно-дырочных ловушек ЛД±, в окисной пленке присутствует
значительное количество различных ионов, по-
192
Глава 6
павших в нее в процессах окисления и травления. В случае МДП-структур
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 128 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed