Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах
Досліджено механізми протікання струму у разі зворотних напруг зміщення в InAs p–n-переходах, виготовлених дифузією кадмію в підкладки n-типу провідності. Показано, що в інтервалі температур 162–291 К і за напруг зворотного зміщення ≤0,4 В спостерігається дифузійний механізм протікання струму. За ни...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
|---|---|
| Datum: | 2011 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2011
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116705 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах / А.В. Сукач, В.В. Тетьоркін, А.Т. Ворощенко, М.Ю. Кравецький, В.І. Лук’яненко, І.Г. Луцишин // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 111-118. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-116705 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Сукач, А.В. Тетьоркін, В.В. Ворощенко, А.Т. Кравецький, М.Ю. Лук’яненко, В.І. Луцишин, І.Г. 2017-05-13T20:41:14Z 2017-05-13T20:41:14Z 2011 Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах / А.В. Сукач, В.В. Тетьоркін, А.Т. Ворощенко, М.Ю. Кравецький, В.І. Лук’яненко, І.Г. Луцишин // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 111-118. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. 0233-7577 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116705 21.315.592 Досліджено механізми протікання струму у разі зворотних напруг зміщення в InAs p–n-переходах, виготовлених дифузією кадмію в підкладки n-типу провідності. Показано, що в інтервалі температур 162–291 К і за напруг зворотного зміщення ≤0,4 В спостерігається дифузійний механізм протікання струму. За нижчих температур Т < 162 К у дослідженому діапазоні напруг зміщення переважає тунельний струм. Запропоновано модель протікання зворотного тунельного струму за участю протяжних локальних дефектів, що перетинають активну область p–n-переходів, яка задовільно пояснює експериментальні результати. The current transport mechanisms are investigated in InAs p-n-junctions, prepared by cadmium diffusion into substrates of n-type conductivity. It is shown that the diffusion current is observed at reverse bias voltages ≤0.4 in the temperature interval 162-291 К. At lower temperatures T < 162 K at the reverse biases used in the investigation the tunneling current dominantes. A model of the tunneling current via extended defects intersecting the active region of p-n-junctions is proposed, which satisfactorily explains experimental results. uk Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України Оптоэлектроника и полупроводниковая техника Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах Reverse current-voltage characteristics and carrier transport mechanisms in InAs photodiodes Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах |
| spellingShingle |
Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах Сукач, А.В. Тетьоркін, В.В. Ворощенко, А.Т. Кравецький, М.Ю. Лук’яненко, В.І. Луцишин, І.Г. |
| title_short |
Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах |
| title_full |
Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах |
| title_fullStr |
Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах |
| title_full_unstemmed |
Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах |
| title_sort |
зворотні вах та механізми протікання струму в inas-фотодіодах |
| author |
Сукач, А.В. Тетьоркін, В.В. Ворощенко, А.Т. Кравецький, М.Ю. Лук’яненко, В.І. Луцишин, І.Г. |
| author_facet |
Сукач, А.В. Тетьоркін, В.В. Ворощенко, А.Т. Кравецький, М.Ю. Лук’яненко, В.І. Луцишин, І.Г. |
| publishDate |
2011 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Оптоэлектроника и полупроводниковая техника |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Reverse current-voltage characteristics and carrier transport mechanisms in InAs photodiodes |
| description |
Досліджено механізми протікання струму у разі зворотних напруг зміщення в InAs p–n-переходах, виготовлених дифузією кадмію в підкладки n-типу провідності. Показано, що в інтервалі температур 162–291 К і за напруг зворотного зміщення ≤0,4 В спостерігається дифузійний механізм протікання струму. За нижчих температур Т < 162 К у дослідженому діапазоні напруг зміщення переважає тунельний струм. Запропоновано модель протікання зворотного тунельного струму за участю протяжних локальних дефектів, що перетинають активну область p–n-переходів, яка задовільно пояснює експериментальні результати.
The current transport mechanisms are investigated in InAs p-n-junctions, prepared by cadmium diffusion into substrates of n-type conductivity. It is shown that the diffusion current is observed at reverse bias voltages ≤0.4 in the temperature interval 162-291 К. At lower temperatures T < 162 K at the reverse biases used in the investigation the tunneling current dominantes. A model of the tunneling current via extended defects intersecting the active region of p-n-junctions is proposed, which satisfactorily explains experimental results.
|
| issn |
0233-7577 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/116705 |
| citation_txt |
Зворотні ВАХ та механізми протікання струму в InAs-фотодіодах / А.В. Сукач, В.В. Тетьоркін, А.Т. Ворощенко, М.Ю. Кравецький, В.І. Лук’яненко, І.Г. Луцишин // Оптоэлектроника и полупроводниковая техника: Сб. научн. тр. — 2011. — Вип. 46. — С. 111-118. — Бібліогр.: 21 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT sukačav zvorotnívahtamehanízmiprotíkannâstrumuvinasfotodíodah AT tetʹorkínvv zvorotnívahtamehanízmiprotíkannâstrumuvinasfotodíodah AT voroŝenkoat zvorotnívahtamehanízmiprotíkannâstrumuvinasfotodíodah AT kravecʹkiimû zvorotnívahtamehanízmiprotíkannâstrumuvinasfotodíodah AT lukânenkoví zvorotnívahtamehanízmiprotíkannâstrumuvinasfotodíodah AT lucišiníg zvorotnívahtamehanízmiprotíkannâstrumuvinasfotodíodah AT sukačav reversecurrentvoltagecharacteristicsandcarriertransportmechanismsininasphotodiodes AT tetʹorkínvv reversecurrentvoltagecharacteristicsandcarriertransportmechanismsininasphotodiodes AT voroŝenkoat reversecurrentvoltagecharacteristicsandcarriertransportmechanismsininasphotodiodes AT kravecʹkiimû reversecurrentvoltagecharacteristicsandcarriertransportmechanismsininasphotodiodes AT lukânenkoví reversecurrentvoltagecharacteristicsandcarriertransportmechanismsininasphotodiodes AT lucišiníg reversecurrentvoltagecharacteristicsandcarriertransportmechanismsininasphotodiodes |
| first_indexed |
2025-11-25T18:22:09Z |
| last_indexed |
2025-11-25T18:22:09Z |
| _version_ |
1850521343103074304 |
| fulltext |
ISSN 0233-7577. Oïòîýëåêòðîíèêà è ïîëóïðîâîäíèêîâàÿ òåõíèêà, 2011, âûï. 46 111
ÓÄÊ 621.315.592
. . , . . , . . ,
. . , . . � ,
. .
InAs-
Äîñë³äæåíî ìåõàí³çìè ïðîò³êàííÿ ñòðóìó ó ðàç³ çâîðîòíèõ íàïðóã
çì³ùåííÿ â InAs p�n-ïåðåõîäàõ, âèãîòîâëåíèõ äèôó糺þ êàäì³þ â ï³äêëàäêè n-òèïó
ïðîâ³äíîñò³. Ïîêàçàíî, ùî â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 162�291 Ê ³ çà íàïðóã çâîðîòíîãî
çì³ùåííÿ 0,4  ñïîñòåð³ãàºòüñÿ äèôóç³éíèé ìåõàí³çì ïðîò³êàííÿ ñòðóìó. Çà íèæ÷èõ
òåìïåðàòóð Ò < 162 Ê ó äîñë³äæåíîìó ä³àïàçîí³ íàïðóã çì³ùåííÿ ïåðåâàæຠòóíåëü-
íèé ñòðóì. Çàïðîïîíîâàíî ìîäåëü ïðîò³êàííÿ çâîðîòíîãî òóíåëüíîãî ñòðóìó çà ó÷à-
ñòþ ïðîòÿæíèõ ëîêàëüíèõ äåôåêò³â, ùî ïåðåòèíàþòü àêòèâíó îáëàñòü p�n-ïåðåõîä³â,
ÿêà çàäîâ³ëüíî ïîÿñíþº åêñïåðèìåíòàëüí³ ðåçóëüòàòè.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: InAs-ôîòîä³îäè, ìåõàí³çìè ïðîò³êàííÿ ñòðóìó, òóíåëüíèé ñòðóì,
äèñëîêàö³¿.
Àðñåí³ä ³íä³þ òà òâåðä³ ðîç÷èíè íà éîãî îñíîâ³ º áàçîâèì
ìàòåð³àëîì äëÿ âèãîòîâëåííÿ ïðèéìà÷³â é ³íæåêö³éíèõ äæåðåë ³íôðà-
÷åðâîíîãî âèïðîì³íþâàííÿ äëÿ ñïåêòðàëüíîãî ä³àïàçîíó 3�5 ìêì [1�7].
Íåçâàæàþ÷è íà òå, ùî ó öüîìó ñïåêòðàëüíîìó ä³àïàçîí³ âèêîðèñòîâóþòü-
ñÿ ôîòîïðèéìà÷³ íà îñíîâ³ ñïîëóê A2B6 òà A4B6 [1], ïåðåâàãîþ ìàòåð³àë³â
íà îñíîâ³ InAs º ¿õ âèù³ ñòàá³ëüí³ñòü òà òåõíîëîã³÷í³ñòü, à òàêîæ ìîæ-
ëèâ³ñòü âèãîòîâëÿòè ÿê ³íæåêö³éí³ äæåðåëà, òàê ³ ïðèéìà÷³ ³íôðà-
÷åðâîíîãî âèïðîì³íþâàííÿ.
Äîñèòü ÿê³ñí³ InAs-ôîòîä³îäè âèãîòîâëÿþòüñÿ íèçêîþ êîìåðö³éíèõ
âèðîáíèê³â [4, 5], ïðîòå ïðîáëåìà ïîë³ïøåííÿ îñíîâíèõ òåõí³÷íèõ ïà-
ðàìåòð³â ³ õàðàêòåðèñòèê, à òàêîæ ñòàá³ëüíîñò³ (äëÿ äæåðåë âèïðîì³íþ-
âàííÿ) çàëèøàºòüñÿ àêòóàëüíîþ. Íàïðèêëàä, ó êîìåðö³éíèõ îõîëîäæó-
âàíèõ InAs-ôîòîä³îäàõ äîñÿãíóòà ìîíîõðîìàòè÷íà ( = 3,0 ìêì) àìïåð-
âàòíà ÷óòëèâ³ñòü ñòàíîâèòü 1,3�1,5 À/Âò [4, 5], òîä³ ÿê òåîðåòè÷íî ìîæ-
ëèâå çíà÷åííÿ 2,4 À/Âò [3]. Òàêèé âèñíîâîê ìîæíà çðîáèòè ³ ñòîñîâíî
ïàðàìåòðà R0A (äîáóòîê äèôåðåíö³éíîãî îïîðó ôîòîä³îäà çà íóëüîâî¿
íàïðóãè çì³ùåííÿ íà àêòèâíó ïëîùó A). Ó êîìåðö³éíèõ ôîòîä³îäàõ R0A
(T = 77 Ê) 8 · 103 Îì · ñì2 [4], à ó ïðàö³ [6] ïîâ³äîìëÿºòüñÿ ïðî äîñÿã-
íåííÿ çíà÷åííÿ öüîãî ïàðàìåòðà 1 · 106 Îì · ñì2, ïðè÷èíà òàêèõ
ðîçá³æíîñòåé àâòîðàìè íå äîñë³äæóâàëàñü. Ïîäàí³ ôàêòè ñâ³ä÷àòü ïðî
íàÿâí³ñòü ïðè÷èí, ÿê³ çóìîâëþþòü íàäëèøêîâ³ òåìíîâ³ ñòðóìè ó îõî-
ëîäæóâàíèõ êîìåðö³éíèõ ôîòîä³îäàõ. Ñë³ä çàçíà÷èòè òàêîæ â³äñóòí³ñòü
íà êîìåðö³éíîìó ðèíêó ëàâèííèõ InAs-ôîòîä³îä³â, íà ïåðñïåêòèâó ðîç-
ðîáêè ÿêèõ âêàçóâàëîñü ùå ó ïðàöÿõ [9�11], ùî äîäàòêîâî ìîæå ñâ³ä-
÷èòè ïðî ïðîáëåìí³ñòü âèãîòîâëåííÿ InAs p�n-ïåðåõîä³â ç ëàâèííèì
ïðîáîºì. Óñ³ íàâåäåí³ òóò àðãóìåíòè âêàçóþòü íà àêòóàëüí³ñòü ç�ÿñóâàí-
íÿ ìåõàí³çì³â ïåðåíåñåííÿ çàðÿäó InAs â p�n-ïåðåõîäàõ ó ðàç³ çâîðîò-
íîãî çì³ùåííÿ.
Ìåòà ö³º¿ ïðàö³ � äîñë³äæåííÿ ìåõàí³çì³â ïðîõîäæåííÿ ñòðóìó â
InAs-ôîòîä³îäàõ ó ðàç³ çâîðîòíîãî çì³ùåííÿ, à òàêîæ ç�ÿñóâàííÿ ïðè-
÷èí, ÿê³ çóìîâëþþòü íàäëèøêîâ³ òåìíîâ³ ñòðóìè.
© À.Â. Ñóêà÷, Â.Â. Òåòüîðê³í, À.Ò. Âîðîùåíêî, Ì.Þ. Êðàâåöüêèé, Â.². Ëóê�ÿíåíêî,
².Ã. Ëóöèøèí, 2011
112
Äèôóç³éí³ InAs p�n-ïåðåõîäè âèãîòîâëÿëèñü çàêðèòèì
ñïîñîáîì ó êâàðöîâèõ âàêóóìîâàíèõ àìïóëàõ. ßê äèôóçàíò âèêîðèñòîâó-
âàëè ïîïåðåäíüî ñèíòåçîâàíó ñïîëóêó CdAs2, òèì ñàìèì ñóòòºâî çà-
ïîá³ãàþ÷è ðåâèïàðîâóâàííþ ìèø�ÿêó ç ïîâåðõí³ ï³äêëàäîê ³ ïîë³ïøóþ-
÷è â³äòâîðþâàí³ñòü òåõíîëîã³÷íîãî ïðîöåñó âèãîòîâëåííÿ p�n-ïåðåõîä³â.
Ìîíîêðèñòàë³÷íèé çëèâîê n-InAs, âèðîùåíèé â ÀÒ «×èñò³ ìåòàëè» (ì. Ñâ³ò-
ëîâîäñüê), ðîçð³çàëè íà ïëàñòèíè òîâùèíîþ 1 ìì. ϳñëÿ ìåõàí³÷íîãî
øë³ôóâàííÿ ³ ïîë³ðóâàííÿ çàëèøêîâèé ïîðóøåíèé øàð âèäàëÿëè ìåòî-
äîì õ³ì³êî-äèíàì³÷íîãî ïîë³ðóâàííÿ ç âèêîðèñòàííÿì ïðîòðàâëþâà÷à
ñêëàäó 2 % Br2 â HBr. Ìîðôîëîã³ÿ ïîâåðõí³ òà ñòðóêòóðíà äîñêîíàë³ñòü
ï³äãîòîâëåíèõ òàêèì ÷èíîì ï³äêëàäîê êîíòðîëþâàëèñü âèì³ðþâàííÿì
øîðñòêîñò³ ïîâåðõí³ ³ íàï³âøèðèíè êðèâèõ êîëèâàííÿ ðåíòãåí³âñüêîãî
äèôðàêö³éíîãî â³äáèòòÿ, ÿê³ ñòàíîâèëè RZ 0,05�0,07 ìêì òà 25�27"
(êóòîâèõ ñåêóíä). Êîíöåíòðàö³ÿ ³ ðóõëèâ³ñòü åëåêòðîí³â ó âèõ³äíèõ ï³ä-
êëàäêàõ n-InAs çà T = 77 Ê äîð³âíþâàëè n (1�2) · 1016 ñì�3 òà n
(3�4) · 104 ñì2/( · ñ). Ãóñòèíà äèñëîêàö³é ñòàíîâèëà (2�4) · 104 ñì�2.
Ïðîöåñ äèôó糿 àêöåïòîðíî¿ äîì³øêè êàäì³þ â ï³äêëàäêè InAs
çä³éñíþâàâñÿ çà òåìïåðàòóðè 600�620 Ñ óïðîäîâæ 15 õâ â ³çîòåðì³÷-
íîìó ðåæèì³. Ïîâåðõíÿ çðàçê³â ï³ñëÿ äèôóç³éíîãî ëåãóâàííÿ ìàëà äçåð-
êàëüíèé âèãëÿä ç RZ 0,08�0,1 ìêì. Íàï³âøèðèíà êðèâèõ êîëèâàííÿ íå
ïåðåâèùóâàëà 29�30", ùî ñâ³ä÷èëî ïðî â³äñóòí³ñòü ñòðóêòóðíî ïîðóøå-
íèõ ïðèïîâåðõíåâèõ øàð³â, çóìîâëåíèõ âèä³ëåííÿì êàäì³þ ó äðóãó ôàçó
óíàñë³äîê äîñÿãíåííÿ ãðàíè÷íî¿ ðîç÷èííîñò³, ùî ñïîñòåð³ãàëîñü, íà-
ïðèêëàä, ó ïðàö³ [12] çà òåìïåðàòóðè äèôó糿 >650 C. Ãëèáèíà çàëÿãàí-
íÿ p�n-ïåðåõîä³â ñòàíîâèëà 14 ± 0,5 ìêì. Âèçíà÷àëàñü âîíà ìåòîäîì
ïîøàðîâîãî ñòðàâëþâàííÿ p-îáëàñò³ ïåðåõîä³â íà ñòà䳿 âèãîòîâëåííÿ
ìåçàñòðóêòóð ç ïîäàëüøèì âèì³ðþâàííÿì ïîëÿðíîñò³ òåðìîÅÐÑ. Çðàçêè
âèãîòîâëÿëèñü ç îäíàêîâîþ ïëîùåþ ìåçàñòðóêòóðè A 9 · 10�2 ñì2, à
òîâùèíà áàçè p�n-ïåðåõîä³â ñòàíîâèëà 600 ìêì. Äëÿ âèãîòîâëåííÿ
ìåçàñòðóêòóð âèêîðèñòîâóâàâñÿ ïîë³ðóâàëüíèé òðàâèëüíèê òîãî ñàìîãî
ñêëàäó, ùî ³ ó ðàç³ õ³ì³êî-äèíàì³÷íî¿ îáðîáêè ï³äêëàäîê. Îì³÷í³ êîíòàê-
òè äî p-InAs íàíîñèëèñü ìàéæå íà âñþ ïîâåðõíþ ìåçàñòðóêòóðè ìåòî-
äîì òåðì³÷íîãî âàêóóìíîãî íàïèëþâàííÿ òîíêèõ øàð³â öèíêó é ³íä³þ, à
òàêîæ ³íä³þ íà ïîâåðõíþ ï³äêëàäîê n-InAs ç íàñòóïíîþ òåðìîîáðîáêîþ
ó àòìîñôåð³ î÷èùåíîãî âîäíþ [13]. ÂÀÕ âèì³ðþâàëèñü ìåòîäîì ïîñò³é-
íîãî ñòðóìó â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 77�295 Ê, à âèñîêî÷àñòîòí³ (f =
= 1 ÌÃö) âîëüò-ôàðàäí³ õàðàêòåðèñòèêè (ÂÔÕ) çà T = 77 Ê.
Âèì³ðþâàííÿì ÂÔÕ (T = 77 Ê) áóëî âñòàíîâëåíî, ùî åê-
ñïåðèìåíòàëüí³ ðåçóëüòàòè ë³íåàðèçóþòüñÿ â êîîðäèíàòàõ C �2�U, ³ öåé
ôàêò ñâ³ä÷èòü ïðî ð³çêèé õàðàêòåð ðîçïîä³ëó ëåãóâàëüíî¿ äîì³øêè íà
ìåæ³ p�n-ïåðåõîä³â. Çà íàõèëîì ë³í³éíî¿ ä³ëÿíêè C �2(U) îö³íåíî åôåê-
òèâíó êîíöåíòðàö³þ îñíîâíèõ íîñ³¿â çàðÿäó ó êâàç³íåéòðàëüíèõ îáëàñ-
òÿõ: P/NPNN åô (3,6 ± 0,1) 1015 ñì�3 (N, P � êîíöåíòðàö³¿
åëåêòðîí³â ³ ä³ðîê â³äïîâ³äíî ó n- òà p-îáëàñò³ p�n-ïåðåõîä³â). ªìí³ñíà
íàïðóãà â³äñ³÷êè ñòàíîâèëà UC = 0,7�0,8 Â, ùî ïåðåâèùóâàëî ìàêñè-
ìàëüíå ¿¿ çíà÷åííÿ UC = Eg/e 0,42  (T = 77 Ê) ³ âêàçóâàëî íà ìîæëè-
âèé âïëèâ íà ðåçóëüòàòè âèì³ðþâàíü ÂÔÕ ÿê ïîñë³äîâíîãî îïîðó, òàê ³
ºìíîñò³ ãëèáîêèõ ð³âí³â, ëîêàë³çîâàíèõ â îáëàñò³ ïðîñòîðîâîãî çàðÿäó
(ÎÏÇ) InAs p�n-ïåðåõîä³â [14, 15].
113
Çàçíà÷èìî, ùî îö³íêà Nåô ç âèì³ðþâàíü ÂÔÕ äëÿ ð³çêèõ p�n-ïåðå-
õîä³â íå ïîÿñíþº òèïó ëåãóâàííÿ � ñèìåòðè÷íîãî ÷è àñèìåòðè÷íîãî, à
îòæå, ³ ïåðåâàæíî¿ ëîêàë³çàö³¿ ¿õ ÎÏÇ. Äëÿ ç�ÿñóâàííÿ öüîãî ïèòàííÿ
ïðîïîíóºòüñÿ âèâ÷åííÿ çàëåæíîñò³ åêñïåðèìåíòàëüíèõ çíà÷åíü äèôóç³é-
íîãî ïîòåíö³àëó eUD InAs p�n-ïåðåõîäó â³ä òåìïåðàòóðè ³ ïîð³âíÿííÿ
ö³º¿ çàëåæíîñò³ ç òåîðåòè÷íèìè çàëåæíîñòÿìè TfeU D , ðîçðàõîâà-
íèìè çà âèðàçîì eUD = kT ln[(NP)/ni
2], äå ni � êîíöåíòðàö³ÿ âëàñíèõ
íîñ³¿â çàðÿäó. Çá³ã åêñïåðèìåíòàëüíî¿ êðèâî¿ ç îäí³ºþ ç ðîçðàõóíêîâèõ
êðèâèõ, íàïðèêëàä, äëÿ ñèìåòðè÷íîãî (N = P) àáî àñèìåòðè÷íîãî (N >>
>> P ÷è N << P) ëåãóâàííÿ âêàæå íà ïåðåâàæàþ÷èé òèï ðîçïîä³ëó ëåãó-
âàëüíî¿ äîì³øêè á³ëÿ ìåæ³ p�n-ïåðåõîäó.
Åêñïåðèìåíòàëüí³ çíà÷åííÿ eUD âèçíà÷àëèñü ç ïðÿìèõ ÂÀÕ çà óìîâè
ñèëüíî¿ ³íæåêö³¿ íîñ³¿â çàðÿäó, êîëè ðåàë³çóâàëàñü ë³í³éíà çàëåæí³ñòü
I(U). Àïðîêñèìàö³ÿ ë³í³éíî¿ çàëåæíîñò³ I(U) äî ïåðåòèíó ç â³ññþ íàïðóã
äຠçíà÷åííÿ ñòðóìîâî¿ íàïðóãè â³äñ³÷êè, ùî â³äïîâ³äàëà çíà÷åííþ eUD.
Íà ðèñ. 1 ïîäàíî åêñïåðèìåíòàëüí³ ðåçóëüòàòè òåìïåðàòóðíî¿ çàëåæíîñò³
TfeUD , à òàêîæ ðîçðàõóíêîâ³ êðèâ³ äëÿ ñèìåòðè÷íîãî N = P =
= 3,6 · 1015 ñì�3 (êðèâà 1) òà àñèìåòðè÷íîãî P = 3,6 · 1015 ñì�3, N =
= 3,0 · 1016 ñì�3 (êðèâà 2) ëåãóâàííÿ ìåæ³ p�n-ïåðåõîäó. Ïîð³âíÿííÿ
êðèâèõ 1, 2 ç åêñïåðèìåíòàëüíèìè çíà÷åííÿìè âêàçóº íà äîáðèé çá³ã êðè-
âî¿ 1 ç åêñïåðèìåíòîì, ùî ñâ³ä÷èòü ïðî çáåðåæåííÿ ñèìåòðè÷íîñò³ ëåãó-
âàííÿ p�n-ïåðåõîäó â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 77�295 Ê. Êîíöåíòðàö³ÿ âëàñ-
íèõ íîñ³¿â çàðÿäó ni ðîçðàõîâóâàëàñü çà ñï³ââ³äíîøåííÿì 2
in
,)/exp( kTENN gVC
äå NC
= 4,83 1015 2/32/3
0
* )/( Tmm n , à NV = 4,83 1015
,])/()/[( 2/32/3
02
*2/3
01
* Tmmmm pp ñì�3. ϳä ÷àñ ðîçðàõóíêó âèêîðèñòîâó-
âàëèñü íàñòóïí³ çíà÷åííÿ ïàðàìåòð³â äëÿ InAs [16]: 0
* 023,0 mmn �
åôåêòèâíà ìàñà åëåêòðîí³â, 0
*
1 41,0 mmp � åôåêòèâíà ìàñà âàæêèõ ä³ðîê,
*
2pm = 0,025 m0 � åôåêòèâíà ìàñà ëåãêèõ ä³ðîê. Øèðèíó çàáîðîíåíî¿ çîíè
InAs çíàõîäèëè çà ôîðìóëîþ 93/102,3426,0 24 TTTE g [16];
ðåçóëüòàòè íàâåäåíî íà ðèñ. 1 (êðèâà 3, ñóö³ëüíà ë³í³ÿ). Ç êðèâî¿ 3 áà÷è-
ìî (øòðèõîâà ë³í³ÿ), ùî â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 77�295 Ê çàëåæí³ñòü
TE g ìîæíà àïðîêñèìóâàòè ë³í³éíîþ ôóíêö³ºþ TTE g 0 , ïðè-
÷îìó = 2,8 · 104 åÂ/Ê, à 0 0,44 åÂ. Çàóâàæèìî, ùî ³ òåìïåðàòóðíó
çàëåæí³ñòü äèôóç³éíîãî ïîòåíö³àëó TeU D ÿê åêñïåðèìåíòàëüíèõ çíà-
÷åíü, òàê ³ ðîçðàõóíêîâèõ ìîæëèâî àïðîêñèìóâàòè ë³í³éíîþ ôóíêö³ºþ
TeUTeU DD 0 , äå 0DeU 0,47 åÂ, à = 1,29 · 10�3; 1,28 · 10�3 òà
1,11 · 10�3 åÂ/Ê â³äïîâ³äíî äëÿ åêñïåðèìåíòàëüíî¿ çàëåæíîñò³ ³ ðîçðà-
õóíêîâèõ êðèâèõ 1 òà 2. Êð³ì òîãî, äîñèòü äîáðèé çá³ã åêñïåðèìåíòàëü-
íî¿ çàëåæíîñò³ TeU D ç ðîçðàõóíêîâîþ äëÿ óìîâè ñèìåòðè÷íîãî ëåãó-
âàííÿ ìåæ³ p�n-ïåðåõîäó (êðèâà 1) ñâ³ä÷èòü ïðî êîðåêòí³ñòü âèì³ðþ-
âàííÿ DeU çà ìåòîäèêîþ ñòðóìîâî¿ íàïðóãè â³äñ³÷êè ïðÿìèõ ÂÀÕ.
Íà ðèñ. 2 çîáðàæåí³ çâîðîòí³ ÂÀÕ ó ïîäâ³éíèõ ëîãàðèôì³÷íèõ êîîð-
äèíàòàõ â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 77�278 Ê. Àíàë³ç çâîðîòíèõ ÂÀÕ äàº
çìîãó ñôîðìóëþâàòè íàñòóïí³ çàêîíîì³ðíîñò³ ¿õ ïîâåä³íêè. Åêñïåðèìåí-
òàëüí³ ðåçóëüòàòè â äîñë³äæóâàíîìó ä³àïàçîí³ íàïðóã çâîðîòíîãî çì³ùåí-
íÿ òà ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 77�278 Ê çàäîâ³ëüíî àïðîêñèìóþòüñÿ ñòåïå-
íåâîþ çàëåæí³ñòþ I U n ç ð³çíèì çíà÷åííÿì n ó ïåâíîìó ä³àïàçîí³ íà-
ïðóã. Çà U 30 ì ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ë³í³éíà ä³ëÿíêà çàëåæíîñò³ I(U) ç n
114
Ðèñ. 1. Òåìïåðàòóðí³ çàëåæíîñò³ äèôóç³éíîãî ïîòåíö³àëó eUD äëÿ ñèìåòðè÷íîãî N = P =
= 3,6 · 1015 ñì�3 (1) òà àñèìåòðè÷íîãî N = 3,6 · 1016 ñì�3, P = 3,6 · 1015 ñì�3 (2) p�n-
ïåðåõîäó: òî÷êè � åêñïåðèìåíò; ñóö³ëüí³ êðèâ³ � ðîçðàõóíîê, à òàêîæ òåìïåðàòóðíà
çàëåæí³ñòü øèðèíè çàáîðîíåíî¿ çîíè (3)
Ðèñ. 2. Çâîðîòí³ ÂÀÕ çà ð³çíèõ òåìïåðàòóð, Ê: 1 � 77; 2 � 124; 3 � 162; 4 � 199; 5 �
235; 6 � 278
1,0 äëÿ âñüîãî ³íòåðâàëó òåìïåðàòóð. Çà Ò > 124 Ê ³ U > 0,1  ÷³òêî âè-
ÿâëÿºòüñÿ òåíäåíö³ÿ äî íàñè÷åííÿ ÂÀÕ, õàðàêòåðíîãî äëÿ òåðìîàêòè-
âàö³éíîãî (äèôóç³éíîãî àáî ãåíåðàö³éíî-ðåêîìá³íàö³íîãî) ìåõàí³çìó ïðî-
õîäæåííÿ ñòðóìó, ïðè÷îìó ä³àïàçîí íàïðóã, äëÿ ÿêèõ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ
åôåêò íàñè÷åííÿ ÂÀÕ, çá³ëüøóºòüñÿ ç³ çðîñòàííÿì òåìïåðàòóðè. dz çá³ëü-
øåííÿì íàïðóãè U > 1  ñïîñòåð³ãàºòüñÿ çðîñòàííÿ ñòðóìó, à çà U 3 Â
â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 77�235 Ê ïîêàçíèê ñòåïåíÿ ÂÀÕ ñòàíîâèòü n
3,6�4,0. Äëÿ InAs-ôîòîä³îä³â ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ïëàâíèé ìåõàí³çì ïðî-
áîþ ³ ñëàáêà òåìïåðàòóðíà çàëåæí³ñòü çâîðîòíèõ ÂÀÕ çà U > 1  â
³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 77�199 Ê, ùî õàðàêòåðíî äëÿ òóíåëüíîãî ìå-
õàí³çìó ïðîáîþ p�n-ïåðåõîäó [17].
Òåìïåðàòóðí³ çàëåæíîñò³ çâîðîòíîãî ñòðóìó InAs p�n-ïåðåõîäó çà
ð³çíèõ íàïðóã çì³ùåííÿ íàâåäåíî íà ðèñ. 3 (êðèâ³ 1�4). Äëÿ âñ³õ êðèâèõ
ñïîñòåð³ãàºòüñÿ îäíàêîâà çàêîíîì³ðí³ñòü ¿õ ïîâåä³íêè. Çà Ò 200 Ê çà-
ëåæí³ñòü TI /103 íîñèòü àêòèâàö³éíèé õàðàêòåð ç åíåð㳺þ àêòèâàö³¿
0,37 åÂ, ùî çà çíà÷åííÿì ïðèáëèçíî äîð³âíþº øèðèí³ çàáîðîíåíî¿
çîíè InAs çà òåìïåðàòóðè àáñîëþòíîãî íóëÿ 43,0gE å ³ âêàçóº íà ïå-
ðåâàæíî äèôóç³éíèé ìåõàí³çì ïðîõîäæåííÿ ñòðóìó. Äëÿ ãåíåðàö³éíî-
ðåêîìá³íàö³éíîãî ñòðóìó çíà÷åííÿ E ìຠñòàíîâèòè 2/gE . dz çìåí-
øåííÿì òåìïåðàòóðè (Ò < 200 Ê) çàëåæí³ñòü TI /103 íå º àêòè-
âàö³éíîþ ³ õàðàêòåðèçóº àáî òóíåëüíèé ìåõàí³çì ïðîõîäæåííÿ ñòðóìó,
àáî ïîâåðõíåâèé. Ó ïðàö³ [18] ïîêàçàíî, ùî òåìïåðàòóðíà çàëåæí³ñòü
ïîâåðõíåâî¿ ïðîâ³äíîñò³ ìåçàñòðóêòóðíèõ InAs p�n-ïåðåõîä³â íîñèòü ìå-
òàëîïîä³áíèé õàðàêòåð, ùî íå â³äïîâ³äຠåêñïåðèìåíòàëüíèì çàëåæíî-
ñòÿì TI /103 äëÿ Ò < 200 Ê.
115
Ìåõàí³çì òóíåëüíîãî ñòðóìîïðîõîäæåííÿ äëÿ ïðîöåñó ÿê òóíåëþ-
âàííÿ íîñ³¿â çàðÿäó ó ð³çêèõ p�n-ïåðåõîäàõ ì³æçîííîãî, òàê ³ çà ó÷àñòþ
öåíòð³â, çã³äíî ç [17], ìîæå áóòè äèñêðèì³íîâàíî óíàñë³äîê ïåðåáóäîâè
åêñïåðèìåíòàëüíèõ ðåçóëüòàò³â çâîðîòíèõ ÂÀÕ ó êîîðäèíàòàõ lgI�(UD�
�U)�1/2. ˳íåàðèçàö³ÿ åêñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ ó öèõ êîîðäèíàòàõ ìîæå
ñâ³ä÷èòè ïðî òóíåëüíèé ìåõàí³çì ñòðóìîïðîõîäæåííÿ. Íà ðèñ. 4 íàâå-
äåìî òàê³ ñàì³ çâîðîòí³ ÂÀÕ, ùî ³ íà ðèñ. 2, àëå ïîáóäîâàí³ â êîîðäèíà-
òàõ lgI�(UD�U)�1/2. ßê áà÷èìî, äëÿ òåìïåðàòóð 77�162 Ê íà ÂÀÕ º äâ³
ë³í³éí³ ä³ëÿíêè: ïåðøà äëÿ ä³àïàçîíó çíà÷åíü 2/1UU D 0,7�1,0 Â�1/2
(çà ìåíøèõ íàïðóã çì³ùåííÿ), à äðóãà â ä³àïàçîí³ çíà÷åíü 0,3�0,5 Â�1/2
(çà íàïðóã ïðîáîþ p�n-ïåðåõîäó). Äëÿ òåìïåðàòóð 139�278 Ê åêñïåðè-
ìåíòàëüí³ ðåçóëüòàòè â ä³àïàçîí³ çíà÷åíü 0,5�1,2 Â�1/2 ó êîîðäèíàòàõ
lgI�(UD�U)�1/2 íå ë³íåàðèçóþòüñÿ, à äëÿ �0,3�0,5 Â�1/2 òàêà ë³íåàðèçàö³ÿ
÷³òêî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ, ùî ñâ³ä÷èòü ïðî òóíåëüíèé ìåõàí³çì ïðîáîþ p�n-
ïåðåõîä³â â ³íòåðâàë³ òåìïåðàòóð 199�235 Ê.
Òèïîâà íàïðóãà ïðîáîþ äîñë³äæóâàíèõ InAs p�n-ïåðåõîä³â çà T =
= 77 Ê äîð³âíþâàëà 9�10  ³ âèçíà÷àëàñü åêñòðàïîëÿö³ºþ îì³÷íî¿
ä³ëÿíêè çâîðîòíî¿ ÂÀÕ äî îñ³ íàïðóã çì³ùåííÿ, á³ëüøèõ çà çíà÷åííÿì,
í³æ íàïðóãà ïðîáîþ. Ó ïðàö³ [10] ïîêàçàíî, ùî äëÿ äèôóç³éíèõ InAs p�
n-ïåðåõîä³â ç åôåêòèâíîþ êîíöåíòðàö³ºþ îñíîâíèõ íîñ³¿â çàðÿäó íà ¿õ
ìåæ³ 4 · 1015 ñì�3 íàïðóãà òóíåëüíîãî ìåõàí³çìó ïðîáîþ ñòàíîâèëà
25 Â. Òàêà ñóòòºâà ð³çíèöÿ çíà÷åíü íàïðóãè ïðîáîþ ìîæå ïîÿñíþâà-
òèñü íàÿâí³ñòþ â ÎÏÇ äîñë³äæóâàíèõ InAs p�n-ïåðåõîä³â ëîêàëüíèõ
ä³ëÿíîê, ÿê³ ïåðåòèíàþòü àêòèâíó îáëàñòü ïåðåõîäó, ç êîíöåíòðàö³ºþ îñ-
íîâíèõ íîñ³¿â çàðÿäó (7�8) · 1016 ñì�3 [10], çíà÷íî á³ëüøîþ, í³æ ñåðåäíÿ
åôåêòèâíà êîíöåíòðàö³ÿ ( 3,6 · 1015 ñì�3), ÿêà âèçíà÷åíà çà ðåçóëüòàòàìè
âèì³ðþâàíü ÂÔÕ. Íàÿâí³ñòü òàêèõ ëîêàëüíèõ ä³ëÿíîê â ÎÏÇ ìîæå áóòè
çóìîâëåíà ðîñòîâèìè äèñëîêàö³ÿìè ç äîì³øêîâèìè àòìîñôåðàìè Êîò-
òðåëëà ÿê ïðèñóòí³ìè ó âèõ³äíèõ ï³äêëàäêàõ InAs ç ãóñòèíîþ äèñëîêàö³é
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðí³ çàëåæíîñò³ ñòðóìó â³ä íàïðóãè çâîðîòíîãî çì³ùåííÿ, Â: 1 � 0,1;
2 � 0,3; 3 � 0,6; 4 � 2,0; 5 � 6,0
Ðèñ. 4. Çâîðòí³ ÂÀÕ ó êîðäèíàòàõ lgI � (UD � U)�1/2. Ïîçíà÷åííÿ òàê³ ñàì³, ÿê ³ íà ðèñ. 2
116
(2�4) · 104 ñì�2, òàê ³ òèõ, ùî ìîæóòü óòâîðþâàòèñü ï³ä ÷àñ âèãîòîâ-
ëåííÿ p�n-ïåðåõîä³â. Íå âèêëþ÷àºòüñÿ òàêîæ ³ ôîðìóâàííÿ ëîêàëüíèõ
çâóæåíü ÎÏÇ ïåðåõîäó, îáóìîâëåíèõ ôëóêòóàö³ÿìè êîíöåíòðàö³¿ äîì³-
øîê, êð³çü ÿê³ ìîæå ðåàë³çóâàòèñü ì³æçîííèé òóíåëüíèé ñòðóì [19]. Äëÿ
ïëàâíèõ äèôóç³éíèõ InAs p�n-ïåðåõîä³â ïðèñóòí³ñòü äèñëîêàö³é ç äî-
ì³øêîâèìè àòìîñôåðàìè, ùî ïåðåòèíàþòü àêòèâíó îáëàñòü ïåðåõîä³â,
âèÿâëåíà ó ïðàö³ [20].
Çã³äíî ç òåîðåòè÷íîþ ìîäåëëþ òóíåëüíîãî ñòðóìó çà ó÷àñòþ äèñëî-
êàö³é ó ðàç³ ïðÿìîãî çì³ùåííÿ [21], ãóñòèíó äèñëîêàö³é ìîæíà îö³íèòè
çà âèðàçîì
0
exp0 E
eUAeI D
D , (1)
äå I0 � ïåðåäåêñïîíåíö³éíèé ìíîæíèê òóíåëüíî¿ êîìïîíåíòè ïðÿìîãî
ñòðóìó; � ãóñòèíà äèñëîêàö³é; D � ÷àñòîòà Äåáàÿ; À � ïëîùà çðàç-
êà; eUD � äèôóç³éíèé ïîòåíö³àë; E0 � õàðàêòåðèñòè÷íà åíåðã³ÿ. ϳäñòàâ-
ëÿþ÷è â (1) çíà÷åííÿ ïàðàìåòð³â: D = 5,2 1012 ñ�1, eUD = 0,36 åÂ, I0 =
= 2 10�9 À, E0 = 27,2 ìå äëÿ Ò = 77 Ê, îòðèìóºìî çíà÷åííÿ äëÿ ãóñòèíè
äèñëîêàö³é: = 1,5 104 ñì�2.
Íà ï³äñòàâ³ íàâåäåíèõ âèùå ôàêò³â, âèãîòîâëåí³ InAs p�n-ïåðåõîäè
ìîæíà ââàæàòè íåîäíîð³äíèìè ç ïîãëÿäó îäíîð³äíîñò³ ¿õ àêòèâíî¿ îáëàñò³.
Ïðèñóòí³ñòü ó í³é ëîêàëüíèõ ä³ëÿíîê ç ï³äâèùåíîþ êîíöåíòðàö³ºþ íîñ³¿â
çàðÿäó íàé³ìîâ³ðí³øå îáóìîâëþº ïðîõîäæåííÿ êð³çü íèõ òóíåëüíî¿ êîì-
ïîíåíòè òåìíîâîãî ñòðóìó á³ëüøîþ ì³ðîþ, í³æ êð³çü òó ÷àñòèíó àêòèâíî¿
îáëàñò³, äå ö³ ä³ëÿíêè â³äñóòí³. Ç óðàõóâàííÿì öüîãî òâåðäæåííÿ îòðèìàí³
åêñïåðèìåíòàëüí³ ðåçóëüòàòè ç äîñë³äæåííÿ ìåõàí³çì³â ïðîõîäæåííÿ
ñòðóìó â InAs p�n-ïåðåõîäàõ ó ðàç³ çâîðîòíîãî çì³ùåííÿ ìîæíà ïîÿñíèòè
íàñòóïíèì ÷èíîì. Çàãàëüíèé òåìíîâèé ñòðóì ó ðàç³ çâîðîòíîãî çì³ùåííÿ
ñêëàäàºòüñÿ â îñíîâíîìó ç òåðìîàêòèâàö³éíî¿ ³ òóíåëüíî¿ êîìïîíåíò.
Ïðè öüîìó òåðìîàêòèâàö³éíà êîìïîíåíòà ñòðóìó ðåàë³çóºòüñÿ ïåðåâàæ-
íî êð³çü àêòèâíó ÷àñòèíó p�n-ïåðåõîäó, â³ëüíó â³ä ëîêàëüíèõ íåîä-
íîð³äíîñòåé, à òóíåëüíà êîìïîíåíòà � çäåá³ëüøîãî êð³çü íèõ. Çà òåì-
ïåðàòóð 77�124 Ê (äèâ. ðèñ. 2) íà çâîðîòíèõ ÂÀÕ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ âè-
êëþ÷íî òóíåëüíà êîìïîíåíòà ñòðóìó, òîìó ùî òåðìîàêòèâàö³éíà çíà÷íî
ìåíøà. Çà òåìïåðàòóðè 162 Ê òåðìîàêòèâàö³éíà êîìïîíåíòà ñòðóìó çà
çíà÷åííÿì íàáëèæàºòüñÿ äî òóíåëüíî¿. Íà ÂÀÕ âèÿâëÿºòüñÿ ä³ëÿíêà íà-
ñè÷åííÿ, àëå ñòðóìè äëÿ íàïðóã ïåðåäïðîá³éíî¿ îáëàñò³ (U > 0,3 Â) âè-
çíà÷àþòüñÿ ï³äâèùåíîþ êîíöåíòðàö³ºþ íîñ³¿â çàðÿäó â ëîêàëüíèõ îá-
ëàñòÿõ, òîìó íàïðóãà ïðîáîþ çíà÷íî ìåíøà, í³æ î÷³êóâàíà çà êîíöåí-
òðàö³¿ 3,6 1015 ñì�3. ²ç çðîñòàííÿì òåìïåðàòóðè Ò > 162 Ê (äèâ. ðèñ. 2)
çíà÷åííÿ òåðìîàêòèâàö³éíî¿ êîìïîíåíòè ñòðóìó ïåðåâèùóº çíà÷åííÿ
òóíåëüíî¿ ³ íà ÂÀÕ ÷³òêî âèäíî ä³ëÿíêó ¿¿ íàñè÷åííÿ, õàðàêòåðíó äëÿ
äèôóç³éíîãî ìåõàí³çìó ñòðóìîïðîõîäæåííÿ, àëå çà U > 1  çðîñòàííÿ
ñòðóìó îáóìîâëþºòüñÿ éîãî òóíåëüíîþ êîìïîíåíòîþ.
1. Âèÿâëåíî, ùî çâîðîòí³ ÂÀÕ InAs p�n-ïåðåõîä³â, âèãî-
òîâëåíèõ ìåòîäîì äèôó糿, çàäîâ³ëüíî ïîÿñíþþòüñÿ â ðàìêàõ ìîäåë³ íå-
îäíîð³äíîãî ïåðåõîäó, çã³äíî ç ÿêîþ àêòèâíó îáëàñòü ïåðåõîä³â ïåðåòè-
íàþòü ïðîòÿæí³ ëîêàëüí³ äåôåêòè ç êîíöåíòðàö³ºþ íîñ³¿â çàðÿäó á³ëü-
øîþ, í³æ ñåðåäíÿ ¿õ êîíöåíòðàö³ÿ â êâàç³íåéòðàëüí³é îáëàñò³. Ïîêàçàíî,
ùî çàãàëüíèé òåìíîâèé ñòðóì p�n-ïåðåõîä³â ñêëàäàºòüñÿ ç òåðìîàêòè-
âàö³éíî¿ (äèôóç³éíî¿) ³ òóíåëüíî¿ êîìïîíåíò, ïðè÷îìó òóíåëüíà êîìïî-
íåíòà ñòðóìó ðåàë³çóºòüñÿ ïåðåâàæíî çà ó÷àñòþ ëîêàëüíèõ äåôåêò³â.
117
2. Ç�ÿñîâàíî, ùî íàäëèøêîâèé òåìíîâèé ñòðóì â ìåçàñòðóêòóðíèõ
InAs-ôîòîä³îäàõ çà çâîðîòíîãî çì³ùåííÿ ìຠòóíåëüíó, à íå ïîâåðõíåâó
ïðèðîäó.
3. Çàïðîïîíîâàíî ñïîñ³á âñòàíîâëåííÿ ñèìåòðè÷íîñò³ ÷è àñèìåòðè÷-
íîñò³ ëåãóâàííÿ ìåæ³ äèôóç³éíèõ InAs p�n-ïåðåõîä³â ïîð³âíÿííÿì åê-
ñïåðèìåíòàëüíèõ äàíèõ òåìïåðàòóðíî¿ çàëåæíîñò³ äèôóç³éíîãî ïîòåíö³à-
ëó ç ðîçðàõóíêîâèìè äëÿ êîæíîãî ç òèï³â ëåãóâàííÿ.
A.V. Sukach, V.V. Tetyorkin, A.T. Voroschenko,
M.Yu. Kraveckiy, V.I. Lukyanenko, I.G. Lutsishyn
REVERSE CURRENT-VOLTAGE CHARACTERISTICS
AND CARRIER TRANSPORT MECHANISMS IN InAs PHOTODIODES
The current transport mechanisms are investigated in InAs p�n-junctions,
prepared by cadmium diffusion into substrates of n-type conductivity. It is shown that the
diffusion current is observed at reverse bias voltages 0.4 in the temperature interval 162�
291 Ê. At lower temperatures Ò < 162 Ê at the reverse biases used in the investigation the
tunneling current dominantes. A model of the tunneling current via extended defects inter-
secting the active region of p�n-junctions is proposed, which satisfactorily explains experi-
mental results.
Keywords: InAs photodiodes, current transport mechanisms, tunneling current, dislo-
cations.
1. Ðîãàëüñêèé À. Èíôðàêðàñíûå äåòåêòîðû. � Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 2003. � 636 ñ.
2. Èñòî÷íèêè ñïîíòàííîãî èçëó÷åíèÿ íà îñíîâå àðñåíèäà èíäèÿ: Îáçîð / Í.Â. Çîòî-
âà, Í.Ä. Èëüèíñêàÿ, Ñ.À. Êàðàíäàøåâ è äð. // ÔÒÏ. � 2008. � 42, ¹ 6. �
Ñ. 641�657.
3. Tetyorkin V., Sukach A., Tkachuk A. InAs Infrared Photodiodes. In: Advances in Photo-
diodes / Ed. Gian-Franco Dalla Betta. � Vienna: Tech Open Access Publisher, 2011. �
P. 427�446.
4. Lal R.K., Chakrabarti P. An analytical model of p+-InAsSbP/n0-InAs/n+-InAs single
hetero-junction photodetector for 2,4�3,5 m region // Opt. Quant. Electron. �
2004. � 36, N 6. � P. 935�947.
5. InAs Photovoltaic Detectors. Catalog. Hamamatsu Photonics K.K. � 2009. � P. 1�5.
6. Indium Arsenide Detectors. Product brochure of EG&G Judson Inc., 2009. � P. 12�
15.
7. Ïëàíàðíûå ôîòîäèîäû íà îñíîâå InAs ìàòåðèàëà / Â.Ì. Àñòàõîâ, Þ.À. Äàíèëîâ,
Â.Ô. Äóäêèí è äð. // Ïèñüìà â ÆÒÔ. � 1992. � 18, ¹ 3. � Ñ. 1�5.
8. Cooled InAs Photodiodes for IR applications / A. Sukach, V. Tetyorkin, G. Olijnik et
al. // Proc. SPIE. � 2005. � 5957. � P. 267�276.
9. Ìèõàéëîâà Ì.Ï., Ñìèðíîâà Í.Í., Ñëîáîä÷èêîâ Ñ.Â. Óìíîæåíèå íîñèòåëåé çàðÿäà è
êîýôôèöèåíòû èîíèçàöèè â InAs è InGaAs p�n-ïåðåõîäàõ // ÔÒÏ. � 1976. �
10, ¹ 5. � Ñ. 860�865.
10. Ñìèðíîâà Í.Í., Ñëîáîä÷èêîâ Ñ.Â., Òàëàëàêèí Ã.Í. Îáðàòíàÿ âåòâü ÂÀÕ è ìåõàíèç-
ìû ïðîáîÿ äèîäîâ èç InAs // Òàì æå. � 1982. � 16, ¹ 12. � Ñ. 2116�2120.
11. InAs p�n-diodes grown on GaAs and GaAs-coated Si molecular beamepitaxy /
W. Dobbelaere, J. De Boeñk, P. Heremans et al. //J. Appl. Phys. � 1992. � 60,
N 7. � P. 868�870.
12. Íîâèêîâà Ë.Í., Ñòàôååâ Â.È., Ðóñèí Á.À. Èññëåäîâàíèå äåôåêòîâ, âîçíèêàþùèõ â
InAs ïðè äèôôóçèè êàäìèÿ // Èçâ. ÀÍ ÑÑÑÐ. Íåîðã. ìàòåð. � 1974. � 10,
¹ 12. � Ñ. 2121�2124.
13. Âëèÿíèå òåðìîîáðàáîòêè íà ýëåêòðè÷åñêèå, øóìîâûå õàðàêòåðèñòèêè In/Zn/
p- InAs è In/n-InAs / À.Â. Ëþá÷åíêî, À.Â. Ñóêà÷, Ñ.À. Ñûïêî è äð. // Òàì æå. �
2000. � Âûï. 35. � Ñ. 149�156.
14. Êîíñòàíòèíîâ Î.Â., Ìåçðèí Î.À. Âëèÿíèå ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ äèî-
äà Øîòòêè íà åãî ýôôåêòèâíóþ åìêîñòü // ÔÒÏ. � 1983. � 17, ¹ 2. � Ñ. 305�
311.
15. Áåðìàí Ë.Ñ., Ëåáåäåâ À.À. Åìêîñòíàÿ ñïåêòðîñêîïèÿ ãëóáîêèõ öåíòðîâ â ïîëóïðî-
âîäíèêàõ. � Ë.: Íàóêà, 1981. � 176 ñ.
16. Ñòðåëü÷åíêî Ñ.Ñ., Ëåáåäåâ Â.Â. Ñîåäèíåíèÿ A3B5 (ñïðàâî÷íèê). � Ì.: Ìåòàëëóð-
ãèÿ, 1984. � 144 ñ.
17. Çè Ñ. Ôèçèêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ. � Ì.: Ìèð, 1984. � Ò. 1. � 456 ñ.
118
18. Âïëèâ ïîâåðõíåâî¿ ïðîâ³äíîñò³ íà åëåêòðè÷í³ âëàñòèâîñò³ ìåçàñòðóêòóðíèõ InAs
p�n-ïåðåõîä³â / À.Â. Ñóêà÷, Â.Â. Òåòüîðê³í, ².Î. Ìàçàð÷óê òà ³í.// ÎÏÒ. � Êè¿â:
Íàóê. äóìêà, 2010. � Âûï. 45. � Ñ. 109�116.
19. Ðàéõ Ì.Ý., Ðóçèí È.Ì. Ôëóêòóàöèîííûé ìåõàíèçì èçáûòî÷íûõ òóííåëüíûõ òîêîâ
â îáðàòíî ñìåùåííûõ p�n-ïåðåõîäàõ // ÔÒÏ. � 1985. � 19, ¹ 7. � Ñ. 1217�
1225.
20. Ñóêà÷ À.Â., Òåòåðêèí Â.Â. Òðàíñôîðìàöèÿ ýëåêòðè÷åñêèõ ñâîéñòâ InAs p�n-
ïåðåõîäîâ â ðåçóëüòàòå óëüòðàçâóêîâîé îáðàáîòêè // Ïèñüìà â ÆÒÔ. � 2009. �
35, ¹ 11. � Ñ. 67�75.
21. Äèñëîêàöèîííîå ïðîèñõîæäåíèå è ìîäåëü èçáûòî÷íî-òóííåëüíîãî òîêà â p�n-
ñòðóêòóðàõ íà îñíîâå GaP / Â.Â. Åâñòðîïîâ, Ì. Äæóìàåâà, Þ.Â. Æèëÿåâ è äð. //
ÔÒÏ. � 2002. � 34, ¹ 11. � Ñ. 1357�1362.
²íñòèòóò ô³çèêè íàï³âïðîâ³äíèê³â Îòðèìàíî 15.03.2011
³ì. Â.ª. Ëàøêàðüîâà
ÍÀÍ Óêðà¿íè
Ïðîñïåêò Íàóêè, 41
03028 Êè¿â
|