Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 36

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 145 >> Следующая

разрешено. 1Если же кроме этого предположить, что энергетические зоны
ймеют параболическую форму с изотропной электронной массой т*у то формулу
(44) можно записать в более простом виде
где El и Е - поперечная и полная кинетические энергии электронов в
полупроводнике. Пределами интегрирования по Е± являются нуль и Е, а
пределами интегрирования по Е служат два уровня Ферми. Вероятность
туннелирования через прямоугольный барьер с эффективной высотой qqT и
шириной d (рис. 19, б) может быть получена из формулы (1) [42]:
где постоянная аТ с*¦ 1, если эффективная масса в диэлектрике равна массе
свободного электрона и если значения ц>т и d измеряются соответственно в
вольтах и ангстремах.
Этот туннельный ток (рис. 19, б) монотонно возрастает с увеличением
разности энергий между положениями уровней Ферми; кроме того, он
увеличивается с уменьшением высоты барьера. Приложение к металлу малого
отрицательного напряжения (рис. 19, в) приводит к туннелированию
электронов из металла на свободные состояния в валентной зоне
полупроводника. Как видно из рис. 19, г, увеличение напряжения -V
приводит к увеличению эффективной высоты барьера, через который электроны
туннелируют из металла на пустые состояния в валентной зоне, а
следовательно, к появлению падающего участка на вольт-амперной
характеристике (при условии, что qVc < qV (рис. 19, а)). Однако вклад в
ток может вносить и компонента другой природы, обусловленная
туннелированием электронов с большими энергиями из металла на пустые
поверхностные состояния, где эти электроны будут рекомбинировать с
дырками из валентной зоны. Поскольку высота барьера для такого
туннелирования умень-
J " 11 Tt [F1 <?> ~ F2 dk^ dE> (44>
(45)
(46)
(46a)
Туннельные приборы
125
шается с ростом смещения, вольт-амперная характеристика этой компоненты
тока будет монотонно возрастающей. Наконец, при дальнейшем увеличении
смещения появляется третья, очень быстро нарастающая компонента
туннельного тока, обусловленная переходом носителей из металла в зону
проводимости полупроводника (рис. 19, д).
Теперь рассмотрим туннелирование в структуре с полупроводником п++-типа.
Эффективная высота диэлектрического барьера в случае полупроводника п++-
типа (рис. 19, е) должна быть меньше, чем в случае полупроводника р++-
типа, а следовательно, должна быть больше и величина туннельного тока.
При отрицательном напряжении на металле электроны туннелируют из металла
на пустые состояния в зоне проводимости полупроводника, что приводит к
большому, быстро нарастающему току (рис. 19, ж). Малое положительное
напряжение на металле приводит к усилению туннелирования электронов из
зоны проводимости полупроводника в металл (рис, 19, з). Если
поверхностные состояния заполнены электронами, захваченными из зоны
проводимости, дальнейшее увеличение напряжения приведет к росту второй
компоненты тока, обусловленной туннелированием электронов с поверхностных
состояний в металл. Эта компонента тока растет с увеличением напряжения
вследствие уменьшения эффективного диэлектрического барьера (рис. 19, и).
При больших напряжениях, кроме того, оказывается возможным туннелирование
из валентной зоны в металл. Однако вклад этой компоненты тока в полную
вольт-амперную характеристику невелик из-за относительно большой высоты
барьера (рис. 19, к). Таким образом, влияние зонной структуры
полупроводника на туннельные характеристики МДП-структур с подложками
/?++-типа оказывается гораздо более слабым, чем в случае структур /?++-
типа.
На рис. 20 приведены вольт-амперные характеристики трех образцов,
изготовленных на кремниевых р++ -подложках со слоями окисла толщиной 20 А
(0,0006 Ом-см) и подвергнутых различным обработкам. Окислы выращивались в
атмосфере сухого кислорода (кривая а), во влажной атмосфере (кривая б) и
во влажной атмосфере с последующим 30-минутным отжигом при 350 °С в
атмосфере На (кривая в). Зонная структура полупроводника лучше
проявляется на вольт-амперных характеристиках, снятых при отрицательных
напряжениях. Видно, что ток относительно медленно нарастает при
увеличении напряжения до значения V #=" ^ -1 В, после чего скорость
возрастания тока увеличивается. Это напряжение соответствует ширине
запрещенной зоны кремния при сильном легировании, приводящем к
образованию хвостов плотности состояний вблизи краев зон.
Очевидно, что отрицательное сопротивление, предсказываемое ПРИ малых
отрицательных напряжениях, как это говорилось
126
Глава 9
¦'"ТТТ'ГТПТ Л А / ам
: Ч\ А - \\ / А &• // Г fi г I* ^ И /
!!1_LLL_L I ,.. щ м JU Р Я nfl г/ Ц /I if vn ft U h fi
г- ' \ WX 1 Г ^ 1 * 11 V " г 1 E
i-. ^ ^ t \ Г L- 1 L !_ ,1 _1, I... |JJ f 300 К I 125 К
. l r f I t 1 f
-1,6 '1.2 -0,8 -0,4 0 0,4 0,8 Ц 1,5 К 3
Рис. 20. Вольт-амперные характеристики трех образцов на кремниевой р++-
подложке со слоем окисла толщиной 20 А, созданным различными способами.
Характеристики, измеренные при комнатной температуре (300 К), указаны
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed