Основы физики поверхности твердого тела - Киселев В.Ф.
Скачать (прямая ссылка):
исключено, что отмеченные, например, на рис. 6.15 и 6.16 плавные сдвиги в
спектрах БС при термообработках, адсорбции и других воздействиях в какой-
то мере связаны с изменением поля деформаций на межфаз-
Рис.6.21. Зависимости плотности быстрых ПЭС на границе полупроводник-
окисел от энергии для соединений: InP (о),
IPrGaj-* As (6). Типы окислов: собственный (1,5), собственный + А120( (2-
4); собственный + SiOj (6). Величина параметра х : 0,53 (3); 0,25 (4); 0
(5,6) [33]
206
Глава 6
ных границах. Последнее, естественно, не исключает и полевого механизма
воздействия на спектр БС. Благодаря электрострикционным явлениям оба
механизма могут оказаться для ряда полупроводников взаимосвязанными.
В последние годы большое количество работ посвящено экспериментальному
исследованию реальных поверхностей соединений AmBv. Установлено, что при
окислении атомарно-чистых поверхностей этих соединений наблюдается
эффект, прямо противоположный тому, что происходит на полупроводниках ГУ
группы - первоначально свободная от ПЭС запрещенная зона "заполняется"
электронными состояниями. Плотность возникающих ПЭС настолько велика, что
уровнень Ферми жестко закрепляется в середине запрещенной зоны (pinning)
и его положение слабо управляется внешним электрическим полем. В качестве
примера на рис.6.21 представлены энергетические спектры БС некоторых
полупроводниковых соединений. Как и в случае Ge и Si, спектры имеют
плавный (/-образный характер, свойственный неупорядоченной системе.
Изменение стехиометрического состава (х) и замена собственной оксидной
пленки на другой оксид (AI2O3) влияют на плотность состояний, но не
изменяют характер спектра. Минимальная плотность ПЭС на границе A1I1BV -
оксид обычно значительно выше, чем на границах германий-оксид и,
особенно, кремний-оксид (Nfs > 1012 см~2эВ_1). Это обстоятельство пока
существенно ограничивает использование соединений AniBv в
микроэлектронике.
6.3.4.Рекомбинационные состояния (PC). Часть БС с близкими сечениями
захвата электрона и дырки (для Ge и Si Ср/сп ~ 10-100) выполняют функции
центров поверхностной рекомбинации носителей заряда. Как уже говорилось в
п.3.7.2, достаточно часто зависимости эффективной скорости поверхностной
рекомбинации от потенциала 5( Уу) представляют собой кривые с максимумом
- рис.3.16. Форма и параметры кривой весьма чувствительны к условиям
травления образца, качеству вакуума, термовакуумным обработкам и
адсорбции. В ранних исследованиях на германии (Ржанов, Новотоц-кий-
Власов, 1970), выполненных в невысоком вакууме (~10~4 Па) кривые
разбивались на две компоненты: колоколообразную SK и монотонную SM
("пьедестал" на рис.3.16). Предполагалось, что первая связана с
рекомбинацией через дискретные акцептороподобные моноэнергетиче-ские
уровни дефектов, связанных с дипольными адсорбированными молекулами,
компонента SM - с рекомбинацией через квазинепрерыв-ный спектр быстрых
состояний. Дальнейшие исследования, однако, показали что форма кривой 5(
Уу) существенно зависит от качества вакуума, при котором производились
измерения. Так, при вакууме лучше, чем КГ9 Па, форма кривой имеет далеко
не элементарный вид и без сильных натяжек не может быть разбита на
компоненты SK и
Природа реальных поверхностей и межфазных границ
207
SM - рис.6.22. Форма кривой и ее параметры существенно зависят от типа
травителя, адсорбции и предо-кисления поверхности. Отсутствует какая-либо
корреляция между величиной S и дипольными моментами адсорбированных
молекул. Все эти особенности лучше объясняются рекомбинацией через
непрерывную систему уровней, типичную для неупорядоченной поверхности,
чем концепцией дипольного моноуровня на однородной поверхности. Эта
система уровней может отличаться от спектра БС распределением по сечениям
захвата.
Шкловским и Сурисом была предложена модель низкотемпературной
рекомбинации через случайно расположенные на неупорядоченной поверхности
флуктуационные потенциальные ямы, каждая из которых может локализовать
один электрон.
Такой каскад уровней облегчает диссипацию энергии, выделяющейся в актах
рекомбинации носителей заряда.
Мы еще мало знаем о строении дефектов, ответственных за поверхностную
рекомбинацию. Определенную ясность внесло открытие спин-зависящей
поверхностной рекомбинации, проявившейся в спектрах фотопроводимости
(Лепинь, 1972) и ЭПР (Курылев, Каря-гин, 1974). Эти эксперименты
показали, что по крайней мере часть PC представляет собой парамагнитные
р*-центры. Оказалось, что вероятность рекомбинационного акта зависит от
взаимного направления спинов рекомбинирующего носителя заряда и
неспаренного электрона рекомбинационного р*-центра. Основой по крайней
мере части рекомбинационных центров являются разорванные связи
кремния ?Sr. Один из возможных механизмов такой рекомбинации может быть
связан с присутствием на поверхности системы рядом расположенных
потенциальных ям (двухямные потенциальные кривые). Возможность
существования таких ям предсказывает электронная теория неупорядоченных
