Тема: ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ НА СТАТИЧЕСКИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ GaAs С ГЛУБОКИМИ ПРИМЕСНЫМИ УРОВНЯМИ

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).

Купить

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.

Купить