Помощь студентам в учебе
ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО СЛОЯ CDTE НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МДП КРТ С ВАРИЗОННЫМИ СЛОЯМИ
|
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ 7
1.1 Пассивация пленками на основе SiNxи ZnS 7
1.2 Пассивирующее покрытие на основе Л120З и SiO2/Si3N4 10
1.3 Пленки на С4Те 14
1.4 Фотоэлектрические исследования МД11 16
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК МДП-СТРУКТУР 20
2.1 Образцы и методы их исследования 20
2.2 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок п-Нд1-хС4хТе (х~0.4) 21
2.3 Экспериментальные исследования МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок п-Нд1-хСбхТе (х~0.3) 23
2.4 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок п-Нд1-хСбхТе (х~0.2) 25
2.5 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок р-Нд1-хСбхТе (х~0.4) 27
2.6 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок р-Нд1-хСбхТе (х~0.3) 29
2.7 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок p-Hg1-XСdXTe (х~0.2) 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 38
ПРИЛОЖЕНИЕ А 42
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ 7
1.1 Пассивация пленками на основе SiNxи ZnS 7
1.2 Пассивирующее покрытие на основе Л120З и SiO2/Si3N4 10
1.3 Пленки на С4Те 14
1.4 Фотоэлектрические исследования МД11 16
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК МДП-СТРУКТУР 20
2.1 Образцы и методы их исследования 20
2.2 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок п-Нд1-хС4хТе (х~0.4) 21
2.3 Экспериментальные исследования МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок п-Нд1-хСбхТе (х~0.3) 23
2.4 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок п-Нд1-хСбхТе (х~0.2) 25
2.5 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок р-Нд1-хСбхТе (х~0.4) 27
2.6 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок р-Нд1-хСбхТе (х~0.3) 29
2.7 Экспериментальные исследования образцов МДП-структур созданных на основе
эпитаксиальных пленок p-Hg1-XСdXTe (х~0.2) 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 38
ПРИЛОЖЕНИЕ А 42
Область ИК спектра наравне с видимым диапазоном оптического излучения дает значительную часть информации об окружающем нас мире. Излучение ИК диапазона широко используется как в приборах, применяемых в военной и космической отрасли, так и в устройствах бытового назначения. Важнейшее место среди материалов, используемых для изготовления высокочувствительных инфракрасных матриц фотодиодов и фоторезисторов для спектральных диапазонов окон прозрачности атмосферы 3-5 (излучение тел, нагретых до нескольких сотен градусов Цельсия) и 8-12 мкм (излучение тел с температурами около нуля градусов Цельсия) благодаря своим уникальным свойствам занимает трёхкомпонентный твердый раствор Hgi-xCdxTe [1].
Благодаря развития метода молекулярно-лучевой эпитаксии появилась возможность создание сложной структуры эпитаксиальных слоев с различным содержанием CdTe, что позволяет оптимизировать параметры фотодетекторов улучшая их пороговые характеристики. Однако не смотря на все развитие технологии получение материала до настоящего времени ведутся работы по оптимизации технологии пассивации поверхности приборных структур покрытием, которое не только обеспечивало качественную границу раздела, но и оказывала минимальное влияние на характеристики приграничных слоев.
Цель магистерской работы исследование влияния дополнительного защитного слоя CdTe на характеристики границы раздела между эпитаксиальными пленками Hg1-xCdxTe с приповерхностными варизонными слоями и пассирующими пленками Al2O3.
В качестве объектов исследования были выбраны структуры металл диэлектрик полупроводник (МДП) на основе тройного соединения кадмий - ртуть - теллур (КРТ) Hg1-xCdxTe с варизонными слоями полученного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и пассирующими пленками Al2O3. Часть исследуемых образцов содержала дополнительный защитный слой CdTe.
Положения, выносимые на защиту
1. Создание дополнительного защитного слоя CdTe толщиной 0.25 мкм, приводит более чем к двадцатикратному снижению плотность медленных поверхностных состояний в приповерхностной области полупроводниковой пленки варизонного n-Hgi-xCdxTe толщиной от 4 до 7.3 мкм, состава CdTe в рабочем слое от 0.23 до 0.4;
В полупроводниковой пленке варизонного n-Hg1-xCdxTe использование дополнительного слоя CdTe, приводит к уменьшению эффективной плотности быстрых поверхностных состояний вблизи середины запрещенной зоны, более чем на порядок.
Достоверность:
Достоверность научного положения подтверждается:
■ Данные методы встречаются как в старых работах (до 1990 г.) [28] так и в современных (от 2000 до 2019 г.) [29,30] это демонстрирует корректностью методик, использованных при исследованиях электрофизических свойств;
■ Измерения проводились на автоматизированной установке точность, которой не ниже 99% при измерениях адмиттанса и импеданса, а контролер температуры Lakeshore позволяет контролировать до ±0.010С.
Научная новизна:
• Впервые проведены систематические исследования влияния наличия дополнительного защитного слоя CdTe на электрофизические свойства МДП- структур на основе эпитаксиальных пленок Hg1-xCdxTe n- и p- типа проводимости с варизонными слоями; исследование были проведены на большом объеме образцов (>20).
Практическая значимость:
1. Показано, что на данном этапе развития технологии для структур на основе эпитаксиальных пленок n-Hg1-xCdxTe наличие дополнительного защитного слоя приведет к улучшению пороговых характеристик изготовленных фотоприемников, тогда как для p-Hg1-xCdxTe это приведет лишь к ухудшению характеристик.
Публикации:
Результаты научной работы за период обучения в магистратуре изложены в публикации:
Влияние дополнительного слоя CdTe на характеристики МДП КРТ с варизонными слоями / И. В. Суханов // Труды Пятнадцатой Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов, Томск, 17-19 мая 2018 г. Томск, 2018. С. 246-249.
Благодаря развития метода молекулярно-лучевой эпитаксии появилась возможность создание сложной структуры эпитаксиальных слоев с различным содержанием CdTe, что позволяет оптимизировать параметры фотодетекторов улучшая их пороговые характеристики. Однако не смотря на все развитие технологии получение материала до настоящего времени ведутся работы по оптимизации технологии пассивации поверхности приборных структур покрытием, которое не только обеспечивало качественную границу раздела, но и оказывала минимальное влияние на характеристики приграничных слоев.
Цель магистерской работы исследование влияния дополнительного защитного слоя CdTe на характеристики границы раздела между эпитаксиальными пленками Hg1-xCdxTe с приповерхностными варизонными слоями и пассирующими пленками Al2O3.
В качестве объектов исследования были выбраны структуры металл диэлектрик полупроводник (МДП) на основе тройного соединения кадмий - ртуть - теллур (КРТ) Hg1-xCdxTe с варизонными слоями полученного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) и пассирующими пленками Al2O3. Часть исследуемых образцов содержала дополнительный защитный слой CdTe.
Положения, выносимые на защиту
1. Создание дополнительного защитного слоя CdTe толщиной 0.25 мкм, приводит более чем к двадцатикратному снижению плотность медленных поверхностных состояний в приповерхностной области полупроводниковой пленки варизонного n-Hgi-xCdxTe толщиной от 4 до 7.3 мкм, состава CdTe в рабочем слое от 0.23 до 0.4;
В полупроводниковой пленке варизонного n-Hg1-xCdxTe использование дополнительного слоя CdTe, приводит к уменьшению эффективной плотности быстрых поверхностных состояний вблизи середины запрещенной зоны, более чем на порядок.
Достоверность:
Достоверность научного положения подтверждается:
■ Данные методы встречаются как в старых работах (до 1990 г.) [28] так и в современных (от 2000 до 2019 г.) [29,30] это демонстрирует корректностью методик, использованных при исследованиях электрофизических свойств;
■ Измерения проводились на автоматизированной установке точность, которой не ниже 99% при измерениях адмиттанса и импеданса, а контролер температуры Lakeshore позволяет контролировать до ±0.010С.
Научная новизна:
• Впервые проведены систематические исследования влияния наличия дополнительного защитного слоя CdTe на электрофизические свойства МДП- структур на основе эпитаксиальных пленок Hg1-xCdxTe n- и p- типа проводимости с варизонными слоями; исследование были проведены на большом объеме образцов (>20).
Практическая значимость:
1. Показано, что на данном этапе развития технологии для структур на основе эпитаксиальных пленок n-Hg1-xCdxTe наличие дополнительного защитного слоя приведет к улучшению пороговых характеристик изготовленных фотоприемников, тогда как для p-Hg1-xCdxTe это приведет лишь к ухудшению характеристик.
Публикации:
Результаты научной работы за период обучения в магистратуре изложены в публикации:
Влияние дополнительного слоя CdTe на характеристики МДП КРТ с варизонными слоями / И. В. Суханов // Труды Пятнадцатой Всероссийской конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов, Томск, 17-19 мая 2018 г. Томск, 2018. С. 246-249.
Теллурид кадмия ртути остается основным материалом для создания высокочувствительных матричных фотоприемных устройств для среднего и дальнего инфракрасного диапазонов. Несмотря на значительное число работ, посвященных исследованию свойств эпитаксиальных пленок КРТ, продолжаются исследования, направленные на оптимизацию параметров пленок и пассивирующих слоев.
При температурах 9 К и 77 К были проведены экспериментальные исследования электрофизических характеристик МДП-структур, созданных на основе эпитаксиальных пленок n-Hg1-xCdxTe, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, в качестве диэлектрического пассивирующего покрытия использовались пленки Al2O3нанесенные методом плазмохимического осаждения. Часть эпитаксиальных пленок имела на своей поверхности только варизонный слой, а на поверхности оставшейся части пленок в процессе выращивания были сформированы дополнительные защитные слои CdTe. В результате исследований были установлены характерные особенности характеристик свойственные исследованным структурам.
Наличие дополнительного защитного слоя CdTe на поверхности эпитаксиальных пленок n-Hg1-xCdxTe с варизонными слоями, независимо от содержания CdTe в рабочем слое пленки приводит к значительному снижению гистерезиса ВФХ МДП-структур, а также снижению плотности медленных поверхностных состояний на границе раздела более чем на порядок. С точки зрения плотности медленных поверхностных состояний оптимальным составом CdTe в рабочем слое эпитаксиальных пленок n-Hg1- xCdxTe с варизонными слоями, является состав х=0.3, при котором данная плотность минимальна, не зависимо от наличия дополнительного защитного слоя CdTe.
Для образцов МДП-структур на основе p-Hg1-xCdxTe с варизонными слоями при наличии дополнительного защитного слоя CdTe, величина гистерезиса инжекционного типа не уменьшается, а в некоторых случаях увеличивается. Для образцов состава CdTe в рабочем слое 0.2 и 0.3, при добавлении дополнительного защитного слоя CdTe, плотность поверхностных состояний увеличивается. Причиной такой разницы является технологическое несовершенство получения образцов МДП-структур на основе p-Hg1-xCdxTe с варизонными слоями, в частности возможна деградация свойств границы раздела HgCdTe/CdTe во время длительного отжига.
При температурах 9 К и 77 К были проведены экспериментальные исследования электрофизических характеристик МДП-структур, созданных на основе эпитаксиальных пленок n-Hg1-xCdxTe, полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии, в качестве диэлектрического пассивирующего покрытия использовались пленки Al2O3нанесенные методом плазмохимического осаждения. Часть эпитаксиальных пленок имела на своей поверхности только варизонный слой, а на поверхности оставшейся части пленок в процессе выращивания были сформированы дополнительные защитные слои CdTe. В результате исследований были установлены характерные особенности характеристик свойственные исследованным структурам.
Наличие дополнительного защитного слоя CdTe на поверхности эпитаксиальных пленок n-Hg1-xCdxTe с варизонными слоями, независимо от содержания CdTe в рабочем слое пленки приводит к значительному снижению гистерезиса ВФХ МДП-структур, а также снижению плотности медленных поверхностных состояний на границе раздела более чем на порядок. С точки зрения плотности медленных поверхностных состояний оптимальным составом CdTe в рабочем слое эпитаксиальных пленок n-Hg1- xCdxTe с варизонными слоями, является состав х=0.3, при котором данная плотность минимальна, не зависимо от наличия дополнительного защитного слоя CdTe.
Для образцов МДП-структур на основе p-Hg1-xCdxTe с варизонными слоями при наличии дополнительного защитного слоя CdTe, величина гистерезиса инжекционного типа не уменьшается, а в некоторых случаях увеличивается. Для образцов состава CdTe в рабочем слое 0.2 и 0.3, при добавлении дополнительного защитного слоя CdTe, плотность поверхностных состояний увеличивается. Причиной такой разницы является технологическое несовершенство получения образцов МДП-структур на основе p-Hg1-xCdxTe с варизонными слоями, в частности возможна деградация свойств границы раздела HgCdTe/CdTe во время длительного отжига.
Подобные работы
- Влияние дополнительного слоя CdTe на характеристики МДП КРТ с
варизонными слоями.
Бакалаврская работа, физика. Язык работы: Русский. Цена: 4330 р. Год сдачи: 2017