Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки
Исследованы спектральные характеристики латеральной фотоЭДС, которая генерируется модулированным монохроматическим светом в образцах контакта Шоттки NbN–GaAs с содержанием азота в пленке нитрида ниобия 5 %. Для образцов, отожженных при Т = 900 °С, характерно изменение знака фотоЭДС в области края по...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2011
|
| Назва видання: | Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116702 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки / Е.Ф. Венгер, И. Готовы, Л.В. Шеховцов // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 88-94. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-116702 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1167022017-05-14T03:02:28Z Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки Венгер, Е.Ф. Готовы, И. Шеховцов, Л.В. Исследованы спектральные характеристики латеральной фотоЭДС, которая генерируется модулированным монохроматическим светом в образцах контакта Шоттки NbN–GaAs с содержанием азота в пленке нитрида ниобия 5 %. Для образцов, отожженных при Т = 900 °С, характерно изменение знака фотоЭДС в области края поглощения GaAs. Кривые распределения ЭДС знакопеременные и имеют нелинейный характер. Определено, что отжиг при Т = 950 °С приводит к увеличению относительной неоднородности толщины области истощения и отсутствию изменения знака спектральной характеристики фотоЭДС. При этом сохраняется значительное влияние неоднородности изгиба зон в области истощения гетеросистемы на характер распределения латеральной ЭДС. Spectral characteristics of lateral photo-emf produced by modulated monochromatic illumination in NbN GaAs Schottky contacts (with 5 % nitrogen content in the niobium nitride film) have been studied. For the samples annealed at T = 900 °С, the photo-emf changes its sign near the GaAs absorption edge. The photo-emf distribution curves are alternating and nonlinear. It was found that thermal annealing at T = 950 °С results in an increase of relative nonuniformity of the depletion region thickness, while the sign of the photo-emf spectral curve does not change. In this case, considerable effect of band bending nonuniformity in the depletion region of the heterosystem under investigation on the character of lateral photo-emf distribution is retained. 2011 Article Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки / Е.Ф. Венгер, И. Готовы, Л.В. Шеховцов // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 88-94. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0233-7577 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116702 535.215.6 ru Оптоэлектроника и полупроводниковая техника Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Исследованы спектральные характеристики латеральной фотоЭДС, которая генерируется модулированным монохроматическим светом в образцах контакта Шоттки NbN–GaAs с содержанием азота в пленке нитрида ниобия 5 %. Для образцов, отожженных при Т = 900 °С, характерно изменение знака фотоЭДС в области края поглощения GaAs. Кривые распределения ЭДС знакопеременные и имеют нелинейный характер. Определено, что отжиг при Т = 950 °С приводит к увеличению относительной неоднородности толщины области истощения и отсутствию изменения знака спектральной характеристики фотоЭДС. При этом сохраняется значительное влияние неоднородности изгиба зон в области истощения гетеросистемы на характер распределения латеральной ЭДС. |
| format |
Article |
| author |
Венгер, Е.Ф. Готовы, И. Шеховцов, Л.В. |
| spellingShingle |
Венгер, Е.Ф. Готовы, И. Шеховцов, Л.В. Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| author_facet |
Венгер, Е.Ф. Готовы, И. Шеховцов, Л.В. |
| author_sort |
Венгер, Е.Ф. |
| title |
Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки |
| title_short |
Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки |
| title_full |
Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки |
| title_fullStr |
Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки |
| title_full_unstemmed |
Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки |
| title_sort |
латеральная фотоэдс в неоднородном контакте шоттки |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2011 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116702 |
| citation_txt |
Латеральная фотоЭДС в неоднородном контакте Шоттки / Е.Ф. Венгер, И. Готовы, Л.В. Шеховцов // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 88-94. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| series |
Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| work_keys_str_mv |
AT vengeref lateralʹnaâfotoédsvneodnorodnomkontaktešottki AT gotovyi lateralʹnaâfotoédsvneodnorodnomkontaktešottki AT šehovcovlv lateralʹnaâfotoédsvneodnorodnomkontaktešottki |
| first_indexed |
2025-07-08T10:54:48Z |
| last_indexed |
2025-07-08T10:54:48Z |
| _version_ |
1837075891221430272 |
| fulltext |
88 ISSN 0233-7577. Oïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà, 2011, âûï. 46
ÓÄÊ 535.215.6
. . , . *, . .
Èññëåäîâàíû ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ëàòåðàëüíîé ôîòîÝÄÑ,
êîòîðàÿ ãåíåðèðóåòñÿ ìîäóëèðîâàííûì ìîíîõðîìàòè÷åñêèì ñâåòîì â îáðàçöàõ êîí-
òàêòà Øîòòêè NbN�GaAs ñ ñîäåðæàíèåì àçîòà â ïëåíêå íèòðèäà íèîáèÿ 5 %. Äëÿ
îáðàçöîâ, îòîææåííûõ ïðè Ò = 900 Ñ, õàðàêòåðíî èçìåíåíèå çíàêà ôîòîÝÄÑ â îá-
ëàñòè êðàÿ ïîãëîùåíèÿ GaAs. Êðèâûå ðàñïðåäåëåíèÿ ÝÄÑ çíàêîïåðåìåííûå è èìå-
þò íåëèíåéíûé õàðàêòåð. Îïðåäåëåíî, ÷òî îòæèã ïðè Ò = 950 Ñ ïðèâîäèò ê óâåëè÷å-
íèþ îòíîñèòåëüíîé íåîäíîðîäíîñòè òîëùèíû îáëàñòè èñòîùåíèÿ è îòñóòñòâèþ èçìåíå-
íèÿ çíàêà ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ôîòîÝÄÑ. Ïðè ýòîì ñîõðàíÿåòñÿ çíà÷èòåëüíîå
âëèÿíèå íåîäíîðîäíîñòè èçãèáà çîí â îáëàñòè èñòîùåíèÿ ãåòåðîñèñòåìû íà õàðàêòåð
ðàñïðåäåëåíèÿ ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ëàòåðàëüíàÿ ôîòîÝÄÑ, êîíòàêò Øîòòêè, ñïåêòðàëüíàÿ õàðàêòå-
ðèñòèêà, íåîäíîðîäíîñòü.
Èññëåäîâàíèÿ è àíàëèç îñîáåííîñòåé ñïåêòðàëüíûõ õàðàê-
òåðèñòèê ïîïåðå÷íîé ôîòîÝÄÑ â ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ãåòåðîñèñòåìàõ,
òàêèõ êàê Ge�GaAs, TiB2�GaAs, NbN�GaAs, ïîçâîëèëè ïîñòðîèòü ðå-
àëüíóþ çîííóþ ìîäåëü ýòèõ ñòðóêòóð [1, 2].
Äàííàÿ ðàáîòà ÿâëÿåòñÿ, ïî ñóòè, ïðîäîëæåíèåì ðàáîòû [2]. Çäåñü
ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèÿ êîíòàêòà Øîòòêè ñ ïîìîùüþ
òîé æå ôîòîýëåêòðè÷åñêîé ìåòîäèêè. Îäíàêî òåïåðü èíòåðïðåòàöèÿ ðå-
çóëüòàòîâ èçìåðåíèé ïðîâåäåíà ñ ó÷åòîì íåîäíîðîäíîñòè ëåãèðîâàíèÿ
GaAs è ôëóêòóàöèé èçãèáà çîí ó êîíòàêòà NbN�GaAs [3�5].
Öåëü ýêñïåðèìåíòîâ � âûÿñíåíèå âëèÿíèÿ òåðìè÷åñêîãî îòæèãà íà
ñâîéñòâà êîíòàêòà Øîòòêè. Íèæå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé,
ïðîâåäåííûõ íà îáðàçöàõ êîíòàêòîâ Øîòòêè NbN�GaAs ñ èñòîùàþ-
ùèì èçãèáîì çîí íà ãðàíèöå ðàçäåëà. Íà îñíîâå èíòåðïðåòàöèè èçìå-
íåíèÿ âèäà ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ôîòîÝÄÑ ïðåäëîæåíû âîçìîæ-
íûå ìåõàíèçìû ïðîòåêàíèÿ ôîòîòîêîâ â îáðàçöå NbN�GaAs ñ íåîäíî-
ðîäíûì èçãèáîì çîí â îáëàñòè èñòîùåíèÿ (ÎÈ).
 èññëåäîâàííûõ îáðàçöàõ ïëåíêà NbN ïîëó÷åíà ðàñïûëå-
íèåì â ñìåñè àçîòà è àðãîíà ïðè êîíöåíòðàöèè àçîòà 5 % íà ïîäëîæêó
GaAs n-òèïà ñ êîíöåíòðàöèåé òåìíîâûõ íîñèòåëåé çàðÿäà n0 = 5 1016 ñì�3.
Îòæèã îáðàçöîâ ïðåñëåäîâàë íåñêîëüêî öåëåé. Ýòî ïðåæäå âñåãî èññëå-
äîâàíèå òåðìè÷åñêîé ñòàáèëüíîñòè ñòðóêòóðû, à òàêæå èçìåíåíèÿ âûñîòû
áàðüåðà è ôàêòîðà èäåàëüíîñòè êîíòàêòà Øîòòêè [6]. Òîëùèíà ïëåíêè
ñîñòàâëÿåò 100�150 íì, ïîäëîæêè � 200 ìêì. Äëèíà è øèðèíà îáðàç-
öîâ � 10�12 ìì. Äëÿ èññëåäîâàíèé áûëè îòîáðàíû îáðàçöû, ïîäâåðã-
íóòûå îòæèãó ïðè òåìïåðàòóðå 900 è 950 Ñ â òå÷åíèå 10 ñ.
Âîçáóæäàþùåå ìîíîõðîìàòè÷åñêîå èçëó÷åíèå èç âûõîäíîé ùåëè
ìîíîõðîìàòîðà ÌÄÐ-23 íàïðàâëÿëîñü ïî íîðìàëè íà ïîâåðõíîñòü îá-
ðàçöîâ ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè GaAs è ïëåíêè NbN, øèðèíà ñâåòîâîãî
ïó÷êà ñîñòàâëÿëà 2 ìì.
Å.Ô. Âåíãåð, È. Ãîòîâû, Ë.Â. Øåõîâöîâ, 2011
89
Èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê îñóùåñòâëÿëèñü â óñëîâè-
ÿõ ïîñòîÿíñòâà êîëè÷åñòâà ïàäàþùèõ íà îáðàçåö êâàíòîâ ñâåòà, êîòîðîå
ñîñòàâëÿëî 8 1014 ôîòîí/(ñì2 ñ). Èçìåðèòåëüíûå êîíòàêòû è ïðèëåãàþ-
ùèå ê íèì ÷àñòè (äëèíîé 2�3 ìì) îáðàçöîâ çàêðûâàëèñü íåïðîçðà÷íû-
ìè ïîëîñêàìè ÷åðíîé áóìàãè. Äëèíà îòêðûòîé ÷àñòè îáðàçöà ïðè èçìå-
ðåíèÿõ ñîñòàâëÿëà 5 ìì.
×àñòîòà ìîäóëÿöèè âîçáóæäàþùåãî ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ �
540 Ãö. Èññëåäîâàíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå.
Èçìåðåíèå ñèãíàëà ôîòîÝÄÑ ïðîèçâîäèëîñü â íàïðàâëåíèè, ïàðàë-
ëåëüíîì ãðàíèöå ðàçäåëà ìåæäó ïëåíêîé è ïîäëîæêîé. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ
ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ âäîëü îáðàçöà èñïîëüçîâàëñÿ äâèæóùèéñÿ ñî
ñêîðîñòüþ 0,025 ìì/ñ ñâåòîâîé çîíä øèðèíîé 0,3 ìì.
Õàðàêòåðíûå îñîáåííîñòè ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ â êîí-
òàêòå Øîòòêè, ïðåäñòàâëåííûå â ðàáîòå [2], óêàçûâàþò íà ïðåèìóùåñò-
âåííî ëàòåðàëüíóþ åå ïðèðîäó. Îäíàêî àíàëîãè÷íûå êðèâûå, èçìåðåí-
íûå äëÿ îáðàçöîâ ñ êîíöåíòðàöèåé àçîòà 5 % è îòîææåííûõ ïðè Ò = 900 Ñ
è 950 Ñ, èìåþò âûðàæåííûå ðàçëè÷èÿ (ðèñ. 1). Òàê, íà êðèâûõ 1 è 2
(îòæèã ïðè Ò = 900 Ñ) îñóòñòâóþò îñîáåííîñòè, êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò
ñâîéñòâàì ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ, êðèâûå 3 è 4 (îòæèã ïðè Ò = 950 Ñ) èìå-
þò ñèììåòðè÷íóþ ôîðìó îòíîñèòåëüíî öåíòðà îòêðûòîé ÷àñòè îáðàçöà
è èçìåíÿþò ñâîé çíàê, íî ïðè ýòîì íàáëþäàþòñÿ âûðàæåííûå ìàêñè-
ìóìû ïî êðàÿì. Ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ 1 è 3 èçìåðåíû ïðè îñâåùå-
íèè îáðàçöîâ ñî ñòîðîíû GaAs. Êðèâûå 2 è 4 ñîîòâåòñòâóþò îñâåùåíèþ
ñî ñòîðîíû ïëåíêè NbN. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðè äëèíå âîçáóæ-
äàþùåãî ìîíîõðîìàòè÷åñêîãî ñâåòà = 0,88 ìêì (h = 1,41 ýÂ).
Çäåñü íåîáõîäèìî ñäåëàòü âàæíîå çàìå÷àíèå, ñâÿçàííîå ñ ìåòîäèêîé
ïðîâåäåííûõ èçìåðåíèé. Ñìåùåíèå îòíîñèòåëüíî öåíòðà èëè îòñóòñòâèå
òî÷êè èçìåíåíèÿ çíàêà ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ íà ðèñ. 1 ìîæåò áûòü
îáóñëîâëåíî íåñèììåòðè÷íûì ïîëîæåíèåì îòêðûòîé ÷àñòè îáðàçöà îòíî-
ñèòåëüíî èçìåðèòåëüíûõ êîíòàêòîâ. Íî àíàëîãè÷íûå îïûòû, ïðîâåäåí-
íûå ïðè îòêðûòûõ, íåçàòåíåííûõ îò ñâåòà êîíòàêòàõ, ïîêàçàëè, ÷òî íà
êðèâûõ ðàñïðåäåëåíèÿ ÝÄÑ ïîÿâèëèñü äîïîëíèòåëüíûå ìàêñèìóìû. Ñâÿ-
çàíû îíè ñ âåíòèëüíîé ÝÄÑ, êîòîðàÿ è äîëæíà ãåíåðèðîâàòüñÿ â îáðàç-
öàõ ïðè ïîëîæåíèè ñâåòîâîãî çîíäà íà ðàññòîÿíèè îò êîíòàêòîâ, ðàâíîì
èëè ìåíüøåì äëèíû äèôôóçèîííîãî ñìåùåíèÿ íåðàâíîâåñíûõ ýëåêòðîí-
íî-äûðî÷íûõ ïàð. Ïðè ýòîì îñòàëüíàÿ ÷àñòü ðàñïðåäåëåíèÿ ÝÄÑ ñîîòâåò-
ñòâîâàëà êðèâûì, èçìåðåííûì ïðè çàêðûòûõ îò ñâåòà êîíòàêòàõ.
Ôîðìà êðèâûõ 1�4 (ñì. ðèñ. 1) ïîêàçûâàåò, ÷òî äëÿ èññëåäóåìûõ
îáðàçöîâ ïðîâîäèòü èçìåðåíèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ôîòîÝÄÑ â
óñëîâèÿõ, êîãäà ñâåòîâîé çîíä ðàñïîëîæåí âáëèçè êðàÿ îòêðûòîé ÷àñòè
îáðàçöà ïðîáëåìàòè÷íî, òàê êàê àìïëèòóäà ÝÄÑ â ýòîì ñëó÷àå áëèçêà ê
ìèíèìàëüíîé. Ïîýòîìó, â îòëè÷èå îò èññëåäîâàíèé ñïåêòðàëüíûõ õà-
ðàêòåðèñòèê, âûïîëíåííûõ â ðàáîòå [2], ïðåäñòàâëåííûå íèæå àíàëî-
ãè÷íûå èçìåðåíèÿ, îñóùåñòâëÿëèñü â óñëîâèÿõ, ïðè êîòîðûõ ñâåòîâîé
çîíä ðàñïîëàãàëñÿ âáëèçè ìàêñèìàëüíûõ çíà÷åíèé àìïëèòóä êðèâûõ
ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ (ñì. ðèñ. 1).
Òèïè÷íûå ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ïîïåðå÷íîé ôîòîÝÄÑ, èç-
ìåðåííûå ïðè îñâåùåíèè îáðàçöîâ ñî ñòîðîíû GaAs, ïðåäñòàâëåíû íà
ðèñ. 2 (êðèâàÿ 1 � îáðàçåö îòîææåí ïðè Ò = 900 Ñ; êðèâàÿ 2 � Ò =
= 950 Ñ).
90
Ðèñ. 1. Ðàñïðåäåëåíèå ôîòîÝÄÑ â îáðàçöå NbN�GaAs ïðè Ò = 900 Ñ (1, 2) è Ò =
= 950 Ñ (3, 4)
Ðèñ. 2. Ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ïîïåðå÷íîé ôîòîÝÄÑ, èçìåðåííûå ïðè ðàçíîé
òåìïåðàòóðå îòæèãà ñòðóêòóðû NbN�GaAs, Ñ: 1 � 900, 2 � 950
Íóæíî îòìåòèòü, ÷òî èçìåíåíèå âèäà ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê
äëÿ ðàçíûõ îáðàçöîâ ãåòåðîñèñòåìû NbN�GaAs ïðîèñõîäèò ïðè ðàç-
ëè÷íîé òåìïåðàòóðå îòæèãà â èíòåðâàëå 850�950 Ñ â çàâèñèìîñòè îò
êîíöåíòðàöèè àçîòà â ïëåíêå NbN, êîòîðàÿ èçìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ 2�
20 %. Ïîýòîìó ìîæíî îæèäàòü, ÷òî ïðîöåññû ôîðìèðîâàíèÿ êîíòàêòà
Øîòòêè â óêàçàííûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ óñëîâèÿõ áëèçêè ïî ñâîåìó õàðàê-
òåðó, îäíàêî, ê îñîáåííîñòÿì, îáóñëîâëåííûì êîíêðåòíîé êîíöåíòðà-
öèåé àçîòà è òåìïåðàòóðîé îòæèãà.
Îòîáðàííûå äëÿ àíàëèçà ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè, êîòîðûå
ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 2, ÿâëÿþòñÿ òèïè÷íûìè äëÿ îáðàçöîâ êîíòàêòà
Øîòòêè NbN�GaAs ñ ñîäåðæàíèåì àçîòà â ïëåíêå íèòðèäà íèîáèÿ îò 2
äî 20 %, îòîææåííûõ â äèàïàçîíå òåìïåðàòóð 850�950 Ñ. Äëÿ èíòåð-
ïðåòàöèè è ïîñòðîåíèÿ ìîäåëè ìåõàíèçìîâ ïðîòåêàíèÿ è âçàèìîäåéñò-
âèÿ ôîòîòîêîâ â îáðàçöàõ èñïîëüçóþò êîíêðåòíûå êðèâûå, ñîîòâåòñò-
âóþùèå êîíòàêòó NbN�GaAs ñ ñîäåðæàíèåì àçîòà â ïëåíêå 5 %.
Ïîëíîìó àíàëèçó è îáîáùåíèþ ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ äëÿ óêà-
çàííûõ äèàïàçîíîâ êîíöåíòðàöèè àçîòà â ïëåíêå íèòðèäà íèîáèÿ è
òåìïåðàòóðíîãî îòæèãà ãåòåðîñèñòåìû, áóäåò ïîñâÿùåíî îòäåëüíîå ñî-
îáùåíèå.
Êàê âèäíî èç ðèñ. 2, ñïåêòðàëüíûå õàðàêòåðèñòèêè èìåþò òàêèå
îñîáåííîñòè:
à) êðèâàÿ 1 èçìåíÿåò çíàê â îáëàñòè äëèíû âîëíû = 0,88�0,89 ìêì
(h = 1,41�1,39 ýÂ), ïðè ýòîì ìàêñèìàëüíàÿ àìïëèòóäà ÝÄÑ îáîèõ çíà-
êîâ èìååò ïðèìåðíî îäèíàêîâóþ âåëè÷èíó;
á) êðèâàÿ 2 èìååò îäèí è òîò æå çíàê âî âñåì èçìåðÿåìîì äèàïàçîíå
äëèí âîëí, ìàêñèìóì ðàñïîëîæåí âáëèçè = 0,89 ìêì (h = 1,39 ýÂ) è
àìïëèòóäà ÝÄÑ ïëàâíî óìåíüøàåòñÿ â îáå ñòîðîíû îò ìàêñèìóìà.
Èíòåðïðåòàöèþ ïîëó÷åííûõ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ìîæíî
äàòü, ïðåäïîëàãàÿ ñóùåñòâîâàíèå â ïîëóïðîâîäíèêîâîé ñòðóêòóðå íåîä-
íîðîäíîñòè ëåãèðîâàíèÿ ïîëóïðîâîäíèêà è èçãèáà çîí âäîëü ãðàíèöû
ðàçäåëà NbN�GaAs [3�5]. Âèä ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ, èçìåðåííûé ñ
ïîìîùüþ äâèæóùåãîñÿ ñâåòîâîãî çîíäà (ñì. ðèñ. 1), ýòî ïîäòâåðæäàåò.
Åñëè íàïûëåíèå ïëåíêè NbN è îòæèã ïðè Ò = 900 Ñ ïîâëèÿëè íà
ðàñïðåäåëåíèå ëåãèðóþùåé ïðèìåñè â GaAs, òî ìåæäó ôëóêòóàöèåé ëå-
ãèðîâàíèÿ è âåëè÷èíîé èçãèáà çîí äîëæíà íàáëþäàòüñÿ èçâåñòíàÿ êîð-
91
ðåëÿöèÿ: íåîäíîðîäíîñòè ëåãèðîâàíèÿ îáúåìà áóäåò ñîîòâåòñòâîâàòü íå-
îäíîðîäíîñòü èñòîùàþùåãî èçãèáà çîí íà ãðàíèöå ðàçäåëà GaAs è
ïëåíêè NbN [3, 5]. Êðîìå òîãî, íà âåëè÷èíó òàêèõ ôëóêòóàöèé âëèÿåò
íåîäíîðîäíîñòü ïðèìåñíûõ ïîâåðõíîñòíûõ ñîñòîÿíèé [3].
Òàêèì îáðàçîì, ãåíåðèðóåìàÿ ëàòåðàëüíàÿ ôîòîÝÄÑ áóäåò èñïûòû-
âàòü âëèÿíèå íåîäíîðîäíîñòè èñòîùàþùåãî èçãèáà çîí â îáëàñòè ïî-
òåíöèàëüíîãî áàðüåðà êîíòàêòà Øîòòêè (ñì. ðèñ. 1). Ãðàäèåíò ïîòåí-
öèàëà, êîòîðûé ñóùåñòâóåò ïðè ýòîì ñ îáåèõ ñòîðîí çîíäà âîçáóæäàþ-
ùåãî ñâåòà, ÿâëÿåòñÿ äîïîëíèòåëüíûì òÿíóùèì èëè ïðîòèâîäåéñòâóþùèì
ýëåêòðè÷åñêèì ïîëåì, äåéñòâóþùèì íà ïðîñòðàíñòâåííî ðàçäåëåííûå
áàðüåðîì íåðàâíîâåñíûå ýëåêòðîíû è äûðêè, êîòîðûå ðàñòåêàþòñÿ ñî-
îòâåòñòâåííî â êâàçèíåéòðàëüíîé îáëàñòè GaAs è â ÎÈ. Ïîíÿòíî, ÷òî
âèä êðèâûõ ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ ïðè ýòîì èçìåíèòñÿ. Êðèâûå 3 è 4
(ñì. ðèñ. 1) ñîõðàíÿþò îäèí èç îñíîâíûõ ïðèçíàêîâ ëàòåðàëüíîé
ÝÄÑ � èçìåíåíèå çíàêà âáëèçè ñåðåäèíû (îòíîñèòåëüíî êîíòàêòîâ) îá-
ðàçöà, îäíàêî íåîäíîðîäíîñòè ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà êîíòàêòà Øîòò-
êè îêàçûâàþò ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå. Íà êðèâûõ 1 è 2 õàðàêòåðíûå îñî-
áåííîñòè ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ � ëèíåéíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ è èçìåíåíèå
çíàêà ÝÄÑ � âîîáùå íå íàáëþäàþòñÿ.
Åñëè îáðàçåö ñòðóêòóðû NbN�GaAs îñâåùàåòñÿ ñî ñòîðîíû GaAs
ìîíîõðîìàòè÷åñêèì ñâåòîì äëèíîé âîëíû = 0,88 ìêì (÷òî ñîîòâåòñò-
âóåò êîýôôèöèåíòó ïîãëîùåíèÿ ñâåòà â GaAs = 800 ñì�1 [7] è ýôôåê-
òèâíîé ãëóáèíå ïîãëîùåíèÿ 12 ìêì), òî íåðàâíîâåñíûå íîñèòåëè çàðÿäà
ãåíåðèðóþòñÿ âáëèçè ÎÈ è äâèæóòñÿ â ïîëå ãðàäèåíòà èçãèáà çîí. Íà
îïûòå çíàê ôîòîÝÄÑ ìîæåò îïðåäåëÿòüñÿ ýòèì ãðàäèåíòîì, â çàâèñèìî-
ñòè îò åãî çíà÷åíèÿ è íàïðàâëåíèÿ.
Èçìåíåíèå çíàêà íà ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêå ïîïåðå÷íîé ôî-
òîÝÄÑ â ñòðóêòóðå NbN�GaAs, îòîææåííîé ïðè Ò = 900 Ñ (ñì. ðèñ. 2,
êðèâàÿ 1), îçíà÷àåò íàëè÷èå êîíêóðåíöèè ìåæäó êàíàëàìè ðàñòåêàíèÿ
íåðàâíîâåñíûõ ýëåêòðîíîâ è äûðîê ñîîòâåòñòâåííî â íåéòðàëüíîé îá-
ëàñòè GaAs è â ÎÈ êîíòàêòà [2].
Óìåíüøåíèå ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà â ãåòåðîñèñòåìå, ïðîèñõîäÿùåå
ïðè îòæèãå [8], ïðèâîäèò ê îòíîñèòåëüíîìó óâåëè÷åíèþ åãî íåîäíîðîäíî-
ñòè [3], ÷òî õîðîøî âèäíî èç ôîðìû êðèâûõ 3 è 4 (ñì. ðèñ. 1). Â ñâîþ
î÷åðåäü èçìåíÿåòñÿ âèä ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ÝÄÑ. Îòæèã ïðè
òåìïåðàòóðå 950 Ñ îáóñëîâëèâàåò èçìåíåíèå ôîðìû ñïåêòðàëüíîé õà-
ðàêòåðèñòèêè (ñì. ðèñ. 2, êðèâàÿ 2). Òåïåðü ÝÄÑ èìååò îäèíàêîâûé
çíàê âî âñåì èññëåäóåìîì äèàïàçîíå äëèí âîëí âîçáóæäàþùåãî ñâåòà,
ïðè÷åì àìïëèòóäà ÝÄÑ âáëèçè êðàÿ ïîãëîùåíèÿ GaAs ( = 0,89 ìêì,
h = 1,39 ýÂ) áîëüøå, ÷åì â îáëàñòè = 0,84�0,87 ìêì.
Èçìåíåíèå ôîðìû ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ïðè óâåëè÷åíèè
òåìïåðàòóðû îòæèãà ìîæåò îçíà÷àòü, ÷òî ïðè Ò = 950 Ñ ïðîèñõîäèò íå
òîëüêî ïåðåñòðîéêà ïîâåðõíîñòíûõ ñîñòîÿíèé íà ãðàíèöå ðàçäåëà
NbN�GaAs, íî è ïåðåðàñïðåäåëåíèå çàðÿæåííûõ äîíîðîâ â îáëàñòè èñ-
òîùåíèÿ, â ðåçóëüòàòå ýòîãî óìåíüøàåòñÿ èçãèá çîí è âîçðàñòàåò åãî îò-
íîñèòåëüíàÿ íåîäíîðîäíîñòü [3, 8]. Ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå
ïðîâîäèìîñòè ñëîÿ íà ãðàíèöå ìåòàëë�ïîëóïðîâîäíèê [9]. Âñëåäñòâèå
ýòîãî ïðåîáëàäàåò âëèÿíèå íà àìïëèòóäó ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ ôîòîòîêà,
ïðîòåêàþùåãî â ÎÈ âäîëü ãðàíèöû ðàçäåëà ãåòåðîñèñòåìû NbN�GaAs.
Î÷åâèäíî, ÷òî âñå ýòè ïðîöåññû èãðàþò ðåøàþùóþ ðîëü â èçìåíåíèè
ôîðìû ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ÝÄÑ (ñì. ðèñ. 2).
Äëèííîâîëíîâàÿ ÷àñòü ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ôîòîÝÄÑ ïðè
0,90 ìêì (h 1,38 ýÂ) ñâÿçàíà ñ ãåíåðàöèåé íîñèòåëåé çàðÿäà ñ çà-
ïîëíåííûõ ïîâåðõíîñòíûõ óðîâíåé, ðàñïîëîæåííûõ âáëèçè âàëåíòíîé
çîíû GaAs íèæå óðîâíÿ Ôåðìè [10].
92
Ðèñ. 3. Ìåõàíèçì ãåíåðàöèè
ëàòåðàëüíîé ôîòîÝÄÑ â îáðàçöå
ñòðóêòóðû NbN�GaAs: C1, C2 �
èçìåðèòåëüíûå êîíòàêòû; EC,
EV, EF � ñîîòâåòñòâåííî äíî
çîíû ïðîâîäèìîñòè, ïîòîëîê
âàëåíòíîé çîíû, óðîâåíü Ôåðìè
GaAs; Lî.è � îáëàñòü èñòîùå-
íèÿ; 1, 2 � ïîòîêè íåðàâíîâåñ-
íûõ ýëåêòðîíîâ â íåéòðàëüíîé
îáëàñòè GaAs; 3, 4 � ïîòîêè
íåðàâíîâåñíûõ äûðîê â ïåðå-
õîäíîì ñëîå
Îòíîñèòåëüíî èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé ñëåäóåò ñäåëàòü
åùå îäíî âàæíîå çàìå÷àíèå.  ðàáîòå [11] àíàëèç ìåõàíèçìà âîçíèêíî-
âåíèÿ ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ ïðîâîäèëñÿ â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî òîëùèíà
ñëîÿ ïîëóïðîâîäíèêà ñî ñòîðîíû ïàäàþùåãî ñâåòà ìåíüøå äëèíû äèô-
ôóçèîííîãî ñìåùåíèÿ íåðàâíîâåñíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà. Ïðè ýòîì àì-
ïëèòóäà è çíàê ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ äîëæíû çàâèñåòü îò ïîëîæåíèÿ îñâå-
ùàåìîé ÷àñòè îáðàçöà îòíîñèòåëüíî èçìåðèòåëüíûõ êîíòàêòîâ.
Ïîíÿòíî, ÷òî â ýòîì ñëó÷àå èçìåíåíèå òîëùèíû òàêîãî ñëîÿ âäîëü
ãðàíèöû ðàçäåëà ìîæíî íå ó÷èòûâàòü. Åñëè òîëùèíà ïîëóïðîâîäíèêî-
âîãî ñëîÿ ñ îñâåùàåìîé ñòîðîíû çíà÷èòåëüíî áîëüøå äëèíû äèôôóçè-
îííîãî ñìåùåíèÿ íåðàâíîâåñíûõ íîñèòåëåé, òî ëàòåðàëüíàÿ ÝÄÑ áóäåò
ãåíåðèðîâàòüñÿ âáëèçè ÎÈ òîëüêî ïðè ìàëûõ êîýôôèöèåíòàõ ïîãëîùå-
íèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, äëÿ îáðàçöîâ NbN�GaAs ñ òîëùèíîé ïîäëîæêè
200 ìêì è äëèíîé äèôôóçèè íåðàâíîâåñíûõ íîñèòåëåé (1�5)ìêì çà-
ìåòíûé âêëàä îò ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ â ñóììàðíûé ñèãíàë ìîæíî îæèäàòü
ïðè ýíåðãèè êâàíòîâ ñâåòà, áëèçêèõ ê êðàþ ïîãëîùåíèÿ GaAs.
Âàæíûé ôàêòîð äëÿ ãåíåðàöèè ëàòåðàëüíîé ÝÄÑ â îáðàçöàõ êîí-
òàêòà Øîòòêè ñ íåîäíîðîäíîé òîëùèíîé îáëàñòè èñòîùåíèÿ � ýòî
âåëè÷èíà ôëóêòóàöèé èçãèáà çîí ÎÈ. Èç èññëåäîâàíèé è ðàñ÷åòîâ ïî-
ëó÷åíû çíà÷åíèÿ ýòèõ ôëóêòóàöèé: 20�50 ìý ïðè êîìíàòíîé òåìïå-
ðàòóðå [4, 5].
Âìåñòå ñ òåì âåëè÷èíà íåîäíîðîäíîñòåé êîððåëèðóåò ñ äèñêðåòíûì
ðàñïðåäåëåíèåì ïðèìåñè â îáëàñòè êîíòàêòà ãåòåðîñèñòåìû. Ýíåðãåòè-
÷åñêàÿ àìïëèòóäà ôëóêòóàöèé ìîæåò íå ÿâëÿòñÿ ïðåïÿòñòâèåì äëÿ äâè-
æåíèÿ íåðàâíîâåñíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà, îäíàêî ïðîñòðàíñòâåííîå ðàñ-
ïðåäåëåíèå ïðèìåñåé ñîçäàåò ãðàäèåíò ïîòåíöèàëà.
 ðàìêàõ ïðåäñòàâëåíèé î ñóùåñòâîâàíèè ãðàäèåíòà èçãèáà çîí â
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñòðóêòóðàõ ìîæíî îáúÿñíèòü ñëîæíóþ ôîðìó êðè-
âûõ ðàñïðåäåëåíèÿ ôîòîÝÄÑ (ðèñ. 3).  ðåçóëüòàòå îòæèãà ïðè Ò = 900 Ñ,
âêëàä â ñóììàðíûé ñèãíàë äàþò ïîòîêè íåðàâíîâåñíûõ íîñèòåëåé çàðÿ-
äà â íåéòðàëüíîé îáëàñòè GaAs è ÎÈ ãåòåðîñèñòåìû (ðèñ. 3, ñòðåëêè 1 è
3). Îäèíàêîâàÿ äëèíà ñòðåëîê íà ðèñóíêå óêàçûâàåò íà êîíêóðèðóþùåå
âëèÿíèå ýòèõ ïîòîêîâ íà âèä ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ÝÄÑ.
Îòæèã ñòðóêòóðû ïðè Ò = 950 Ñ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ èçãèáà
çîí è óâåëè÷åíèþ åãî îòíîñèòåëüíîé íåîäíîðîäíîñòè (ñì. ðèñ. 1, êðè-
âûå 1 è 3) [6, 8].  ýòîì ñëó÷àå îïðåäåëÿþùèé ôàêòîð äëÿ àìïëèòóäû è
ôîðìû ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ÝÄÑ � âîçðàñòàíèå ïðîâîäèìîñòè
ïåðåõîäíîãî ñëîÿ â ÎÈ ãåòåðîñèñòåìû ïî ñðàâíåíèþ ñ íåéòðàëüíîé îá-
ëàñòüþ (ñì. ðèñ. 3, ýòî óñëîâíî îáîçíà÷åíî ðàçíîé äëèíîé ñòðåëîê 2 è 4).
Òàêèì îáðàçîì, ïðè íàëè÷èè íåîäíîðîäíîãî èçãèáà çîí â êîíòàêòå
Øîòòêè ôîðìà ñïåêòðàëüíîé õàðàêòåðèñòèêè ôîòîÝÄÑ îïðåäåëÿåòñÿ
93
ïðåèìóùåñòâåííî ñîîòíîøåíèåì ìåæäó ïðîâîäèìîñòüþ íåéòðàëüíîé
îáëàñòè GaAs è ÎÈ. Êðîìå òîãî, òàêàÿ íåîäíîðîäíîñòü âëèÿåò íà àì-
ïëèòóäó èçìåðÿåìîé ÝÄÑ.
Ýòîò ôàêòîð îêàçûâàåò îïðåäåëÿþùåå âëèÿíèå íà âèä êðèâûõ ðàñ-
ïðåäåëåíèÿ ÝÄÑ (ñì. ðèñ. 1). Ñëåäîâàòåëüíî, èõ ôîðìà ìîæåò áûòü õà-
ðàêòåðèñòèêîé êà÷åñòâà êîíòàêòà Øîòòêè, ÷òî ÿâëÿåòñÿ âàæíûì äëÿ äè-
àãíîñòèêè ïðèáîðîâ ìèêðîýëåêòðîíèêè.
Èçëîæåííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò ñäåëàòü ñëåäóþùèå
âûâîäû.
Íà ãðàíèöå ðàçäåëà ñòðóêòóðû NbN�GaAs ñóùåñòâóåò íåîäíîðîä-
íûé èçãèá çîí, êîòîðûé ôîðìèðóåòñÿ ïðè íàïûëåíèè ïëåíêè NbN è
îñòàåòñÿ òàêîâûì ïðè ïîñëåäóþùåì îòæèãå ïðè Ò = 900 Ñ. Äëÿ îáðàç-
öîâ ýòèõ ñòðóêòóð õàðàêòåðíà ñïåêòðàëüíàÿ õàðàêòåðèñòèêà ïîïåðå÷íîé
ôîòîÝÄÑ ñ èçìåíåíèåì çíàêà.
Îòæèã ñòðóêòóðû NbN�GaAs ïðè Ò = 950 Ñ ïðèâîäèò ê óìåíüøå-
íèþ èçãèáà çîí è âîçðàñòàíèþ åãî îòíîñèòåëüíîé íåîäíîðîäíîñòè. Ïðè
ýòîì ïðîèñõîäèò óâåëè÷åíèå ïðîâîäèìîñòè ïåðåõîäíîãî ïîëóïðîâîäíè-
êîâîãî ñëîÿ, íà ÷òî óêàçûâàåò èçìåíåíèå ôîðìû ñïåêòðàëüíîé õàðàêòå-
ðèñòèêè, à èìåííî: ôîòîÝÄÑ íå èçìåíÿåò ñâîé çíàê â èññëåäîâàííîì
ñïåêòðàëüíîì äèàïàçîíå.
Òàêèì îáðàçîì, îñîáåííîñòè ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ëàòåðàëü-
íîé ôîòîÝÄÑ îáúÿñíÿþòñÿ âçàèìîäåéñòâèåì ôîòîòîêîâ, ïðîòåêàþùèõ â
îáúåìå GaAs è â îáëàñòè èñòîùåíèÿ êîíòàêòà Øîòòêè NbN�GaAs.
E.F. Venger, I. Hotovy, L.V. Shekhovtsov
LATERAL PHOTO-EMF IN A NONUNIFORM SCHOTTKY CONTACT
Spectral characteristics of lateral photo-emf produced by modulated mono-
chromatic illumination in NbN�GaAs Schottky contacts (with 5 % nitrogen content in the
niobium nitride film) have been studied. For the samples annealed at Ò = 900 Ñ, the
photo-emf changes its sign near the GaAs absorption edge. The photo-emf distribution
curves are alternating and nonlinear. It was found that thermal annealing at Ò = 950 Ñ
results in an increase of relative nonuniformity of the depletion region thickness, while the
sign of the photo-emf spectral curve does not change. In this case, considerable effect of
band bending nonuniformity in the depletion region of the heterosystem under investigation
on the character of lateral photo-emf distribution is retained.
Keywords: lateral photo-emf, Schottky contact, spectral characteristic, nonuniformity.
1. Øåõîâöîâ Ë.Â., Ñà÷åíêî À.Â., Øâàðö Þ.Ì. Ïîïåðå÷íàÿ ôîòîÝÄÑ â ãåòåðîýïèòàê-
ñèàëüíîé ñòðóêòóðå // ÔÒÏ. � 1995. � 29, ¹ 3. � Ñ. 566�573.
2. Âåíãåð Å.Ô., Ãîòîâû È., Øåõîâöîâ Ë.Â. Ëàòåðàëüíàÿ ôîòîÝÄÑ â êîíòàêòå Øîòòêè //
ÎÏÒ. � Êèåâ: Íàóê. äóìêà, 2010. � Âûï. 45. � Ñ. 100�108.
3. Áîíäàðåíêî Â.Á., Êóçüìèí Ì.Â., Êîðàáëåâ Â.Â. Àíàëèç åñòåñòâåííûõ íåîäíîðîäíî-
ñòåé ïîòåíöèàëà ó ïîâåðõíîñòè ïðèìåñíîãî ïðîëóïðîâîäíèêà // ÔÒÏ. � 2001. �
35, ¹ 8. � Ñ. 964�968.
4. Åñòåñòâåííûå íåîäíîðîäíîñòè âûñîòû áàðüåðà Øîòòêè / Â.Á. Áîíäàðåíêî,
Þ.À. Êóäèíîâ, Ñ.Ã. Åðøîâ è äð. // Òàì æå. � 1998. � 32, ¹ 5. � Ñ. 554�556.
5. Palm H., Arhes M., Schulz M. Fluctuations of the Au�Si (100) Schottky Barrier Height //
Phys. Rev. Lett. � 1993. � 71, N 14. � P. 2224�2227.
6. Hotovy I., Brcka J., Huran J. Investigation of reactively sputtered NbN films // Fizika
A. � 1995. � 4, N 2. � P. 337�342.
7. Sturge M.O. Optical absorption of gallium arsenide between 0,6 and 2,74 eV //
Phys. Rev. � 1962. � 12, N 3. � P. 768�773.
8. Ñâÿçü ýëåêòðîííûõ ñâîéñòâ ãðàíèöû ðàçäåëà ôàç ñ ìåæôàçíûì âçàèìîäåéñòâèåì â
94
ãåòåðîñòðóêòóðàõ NbN�GaAs / À.À. Áåëÿåâ, È. Ãîòîâû, Å.Ô. Âåíãåð è äð. // ÆÒÔ. �
1998. � 68, ¹ 1. � Ñ. 63�66.
9. Ãîëüäáåðã Þ.À., Ïîññå Å.À. Îáðàçîâàíèå îìè÷åñêîãî êîíòàêòà â ïðîöåññå íåïðå-
ðûâíîãî íàãðåâàíèÿ äèîäîâ Øîòòêè íà îñíîâå GaAs è GaP // ÔÒÏ. � 1998. � 2,
¹ 2. � Ñ. 200�202.
10. Ñâîéñòâà áàðüåðîâ Øîòòêè Nb/n-GaAs è NbN/n-GaAs / È.À. Àõèíüêî,
Å.ß. Ãîëüäáåðã, À.Ò. Ãðèãîðüåâ è äð. // Ýëåêòðîí. òåõíèêà. Ìèêðîýëåêòðîíèêà. �
1990. � Âûï. 1(135). � C. 35�37.
11. Wallmark J.T. A new semiconductor photocell using lateral photoeffect // Proc. IRE. �
1957. � 45, N 4. � P. 474�483.
Èíñòèòóò ôèçèêè ïîëóïðîâîäíèêîâ Ïðèíÿòî 10.03.2011
èì. Â.Å. Ëàøêàðåâà
ÍÀÍ Óêðàèíû
Ïðîñïåêò Íàóêè, 41
03028 Êèåâ
*Ñëîâàöêèé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Áðàòèñëàâà, Ñëîâàêèÿ
|