АННОТАЦИЯ 3
Введение 3
1. Методы получения структур на основе GaAs с глубокими примесными
центрами 5
1.1 Структура лавинного S-диода 5
1.2 Методы введения примеси 6
1.3 Электронные процессы в n-v-n структуре и влияние поверхностных состояний на вольт-амперную характеристику 8
1.3.1 Механизм переключения в n-v-n структуре 8
1.3.3 Влияние поверхностных состояний на вольт-амперную характеристику
диода 11
2. Методика эксперимента 14
2.1. Описание образцов 14
2.2 Обработка поверхности 15
2.3 Методика эксперимента 15
3. Результаты эксперимента 17
3.1 Влияние обработки поверхности на обратную ветвь вольт-амперной
характеристики структур на основе GaAs: Fe 17
3.2 Анализ соотношения потоков носителей заряда через объем и
поверхность в структурах на основе GaAs:Fe 19
3.3 Влияние дефектов на вольт-амперные характеристики структур
на основе GaAs: Fe 22
Заключение 26
Список использованной литературы 27
В настоящее время существует интерес к быстродействующим ключам на основе GaAs с глубокими примесными центрами, так как они имеют некоторые преимущества такие, как малое время переключения от 10-9 - 10-10 секунд таких структур при обратном смещении из состояния с высоким сопротивлением в состояние с высокой проводимостью, чувствительностью к напряжению переключения и к воздействию светового излучения. Перечисленные особенности ключа показывают его перспективность для создания формирователей мощных импульсов тока с субнаносекнудными и пикосекундными фронтами, быстродействующих переключателей, управляемых светом, датчиков давления. Ключ на основе GaAs с глубокими примесными уровнями применяется в силовой электронике: озонатор воздуха в медицине и беспилотный транспорт в виде лидаров.
Арсенид галлия имеет значительные плюсы, такие как высокая подвижность электронов (8500 см2/В с), широкая запрещенная зона GaAs без примесей обладает высоким сопротивлением в паре с диэлектрической проницаемостью, что позволяет его использовать, как качественную подложку для интегральных схем. Данные характеристики делают его одним из востребованных элементов для изобретения и развития новых технологий. В арсениде галлия используются примеси с мелкими и глубокими уровнями. Благодаря примесям можно регулировать тип проводимость и концентрацию носителей заряда. Они обладают одним из преимуществ в GaAs- высокой диффузионной подвижностью, что помогает в широких пределах менять толщину диффузионных слоев.
Однако существует проблема, которая заключается в различии экспериментальных и теоретических вольт-амперных характеристик, рассчитываемых с использованием модели, учитывающий процесс лавинного умножения и перераспределения электрического поля от координаты в структуре, поэтому необходимо провести исследования, чтобы исключить или отметить влияние поверхности. Это поможет в дальнейшем для построения и более детального понимания работы полупроводникового ключа на основе GaAs с глубокими примесными центрами.
На основе GaAs создаются приемники ИК - излучения, а также генераторы импульсов, которые применяются при накачке лазеров [1] и других быстродействующих приборов. Также на основе GaAs изготавливают такие приборы как импульсные лавинные S-диоды. Такие S-диоды могут быть использованы в качестве быстродействующих переключателей для генерации импульсов с фронтами (от 0,1 до 2 нс).
В работе были измерены вольт-амперные характеристики для 10 образцов на основе GaAs:Fe различной площадью и c обработкой поверхности в сернокислотном травителе. В результате можно сделать следующие выводы:
1. Обработка поверхности исходных образцов на основе GaAs:Fe приводит к понижению тока при величине обратного напряжения U = 10 В с 2,39 до 14,2 раз.
2. Травление образцов с площадями поверхностей 1,62 • 104 мкм2 и
4 • 103 мкм2 в сернокислотном растворе приводит к понижению тока
до 2 • 10-11 А при U = 1 В.
3. Результаты оценки соотношения вклада потоков носителей заряда через объем и поверхность, для образцов с площадями поверхностей 1,62 • 104 мкм2, 4 • 103 мкм2 и 1,08 • 104, показали, что отношение объемного тока Iv к поверхностному Is при напряжениях U = 1-10 В составило 3,84Л02-5,9Е105.
4. Результаты расчета показали, что наличие дефектного металлического
включения в области пространственного заряда, приводит к росту напряженности электрического поля до 7,25 • 105 В/мкм и появлению
локального лавинного пробоя.
5. Участок на обратной вольт-амперной для структур GaAs:Fe,
соответствующий /~exp(U), смещается для расчетной кривой
без металлического дефекта относительно расчётной зависимости с металлическим включением с 55 В до 20 В.
6. При учете наличия дефектов в виде скопления Fe в ОПЗ было получено качественное совпадение экспериментальной вольт-амперной характеристики с расчетной кривой.
