Фотоэлектрические свойства нитрида алюминия
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
приведены ниже:
Подвижность: [1] при Т=290 К
Нитрид алюминия является весьма полезным материалом для использования его при высоких температурах. Он слабо подвержен окислению на воздухе при температурах выше 6000С, а также устойчив к воздействию кислот, расплавленных металлов и водяных паров. Таким образом, AlN может применяться в высокотемпературных полупроводниковых устройствах. В статье [4] приводятся результаты экспериментов по измерению температурной зависимости проводимости AlN при высоких температурах. В экспериментах использовался чистый (>99%) AlN, измерения проводились на постоянном и переменном токе в атмосфере азота при давлении от 1 до 10-5 атмосферы. Образцы поликристаллического AlN были получены методом электрического разряда и спрессованы в графитовом тигле при температуре 16000С в атмосфере азота.
Зависимость удельной проводимости AlN в широком интервале температур при давлении азота равном 1 атм., приведена на рисунке 1.3.1. При температуре ниже 6500С сильное влияние на результаты оказывают примеси и проводимость на границах зерен.
Таблица 1.3.1. Значения энергий наиболее важных переходов в AlN [3].
ПереходЭнергия (эВ) Расчетные данныеЭкспериментальные данныеГ6-Г1 ()6.065.88 (поглощение) 6.1 (отражение)Г1-Г1 (//)5.315.74 (поглощение)Г5-Г39.39.2 (отражение)U3-U38.5-U4-U38.9-M4-M39.8-H3-H310.110.1 (отражение)
Таблица 1.3.2. Запрещенная зона AlN [5].
Eg, эВТ, КПримечания6,285поглощение эпитаксиальными монокристаллами6,2300поглощение с учетом вклада экситонных
эффектов вблизи края поглощения 6,28300край экситонного поглощения, энергия
связи экситона принимается равной 0.75 эВ
Таблица 1.3.3. Проводимость AlN [6]
s, Ом-1, см-1Т,КПримечания10-3 ... 10-5290Примесные кристаллы р-типа (синего цвета)10-11 ... 10-13300чистые кристаллы (бесцветные или с оттенком желтого
Таблица 1.3.4. Энергия активации проводимости AlN [6].
EA, эВТ, КПримечания0,17400 ... 700поликристалл, измерения при постоянном и переменном (1592 Гц) токе1,82950 ... 1300чистый монокристалл0,5менее 300чистый монокристалл1,4300 ... 450
Рисунок 1.3.1. Проводимость от обратной температуры для AlN [4].
Поведение примесей в нитриде алюминия в настоящее врем в достаточной степени не изучено. Все же попытки получить AlN р-типа проводимости с низким сопротивлением оказались неудачными, что теоретически не является неожиданным.
Анализ состава слоев проводили с помощью различных методов: резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия (РОР), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), масс-спектрометрии вторичных электронов (МСВИ), искрового анализа. Наиболее гибкой и достаточно чувствительной оказалась электронная Оже-спектроскопия (ЭОС), поэтому она применяется наиболее широко. Используемая во многих работах ИК-спектроскопия имеет существенные ограничения.
Основными примесями в слоях нитрида алюминия являются кислород и углерод. В частности, установлено, что в приповерхностном слое AlN концентрация кислорода может сильно возрастать (рис. 1.3.2.). Глубина обогащенного кислородом подслоя ( с концентрацией до 25%) колебалась от 0.5 до 15 нм. Наличие такого подслоя, естественно, сказывается на характеристиках приборов на основе AlN.
Отмечалось влияние примесей на степень люминесценции и на степень кристаллического совершенства слоев. Кислород влияет на микроструктуру слоев, диффундирует по границам зерен, если таковые имеются, и поэтому послойный анализ текстурированных и поликристаллических слоев в условиях ионного травления не вполне корректен. Даже малые концентрации кремния в нитриде алюминия нарушали кристалличность материала и приводили к образованию d-AlN с другими параметрами решетки. Легирование монокристаллических слоев с целью повышения проводимости затруднено.
Рисунок 1.3.2. Распределение элементов в слое нитрида алюминия по результатам Оже-спектроскопии [14].
ГЛАВА 2. Получение нитрида алюминия и методика экспериментов.
2.1. Получение пленок AlN.
Ионно-химическое распыление. Эта технология используется для осаждения различных оксидов (SiO2), нитридов (AlN, Si3N4, TiN) и карбидов (SiC, TiC). В основу положено распыление мишени в реакционном газе и протекание реакций с образованием соединений на поверхности мишени, на подложке или в пространстве “мишень-подложка”, где вероятность последнего мала. Два других процесса могут протекать одновременно. Скорость осаждения и доля газовой компоненты в пленке в сильной степени зависят от изменения потока реакционного газа. Обычно выделяют три области: область малых потоков, область больших потоков и переходная область в которой возникают гистерезисные петли, где зависимость параметров разряда от потока газа становится неоднозначной, и зависящей, к тому же, от направления изменения потока. В этом случае процесс становится нестабильным, что приводит к осаждению слоев неоднородного состава и с невоспроизводимыми свойствами. Избавиться от этого нежелательного эффекта можно двумя способами. В первом случа?/p>