ЭФЕНДИЕВА ИЗЗЕТ МАМЕД кызы ЭЛЕКТРО-ФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ, ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА И МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕНОСА КОНТАКТОВ МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n-Si, Al-TiW/n-Si,AlNi/n-Si, Al-TiCu/n-Si,

Актуальность темы Миниатюризация полупроводниковых структур выдвигает на передний план задачи: совершенствование технологии; исследование микро- и наноструктур; внедрение их в промышленное производство. Основные тенденции развития: микроминиатюризация многофункциональное использование приборов.

Достижения в области физики низкоразмерных систем, развитие технологии, интерес к тонким структурам создают предпосылки для разработки новых контактов с заведомо известными качествами, проявляющимися в узком диапазоне изменения действующих факторов. Преимущества КМП 1. Большое быстродействие 2. Простота технологии 3. Способность выполнять различные функции 4. Возможность создания приборов на различных полупроводниках 5. Плотная упаковка элементов

EFEF EVEV EFEF ECEC qV Рис.1.2. Процессы переноса электронов в ДШ при прямом смещении C r R Рис.1.1. Эквивалентная схема контакта металл – полупроводник. i1i1 2 1 i2i2 i4i4 i3i3 Рис.1.3.Контакт металл- полупроводник при наличии поверхностных электронных состояний

Цель исследования Изучение электро-физических параметров, электронной структуры и механизмов переноса носителей заряда КМП с различными металлическими пленками (Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n-Si, Ti10W90/n-Si, TiCu/n-Si, AlNi/n-Si), подразумевающее: выявление функциональных возможностей новых контактных структур; анализ физических явлений, на основе которых могут быть созданы многофункциональные приборы.

Задачи исследования Для достижения настоящей цели были поставлены следующие задачи: исследовать ВАХ диодов Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n-Si, Ti10W90/n-Si, TiCu/n-Si, AlNi/n-Si в широкой области изменения температуры; исследовать диэлектрические свойства диодов Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si на основе анализа C-V и G/w-V характеристик в широкой области изменения частоты и смещения; разработать метод вычисления плотности поверхностных состояний на основе измерения ВАХ; исследовать расределение поверхностных состояний диодов Al-TiW-Pd2Si/n-Si, Ti10W90/n-Si, AlNi/n-Si в запрещенной зоне кремния;

исследовать влияние освещения на характеристики диодов Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si; исследовать индуктивные свойства диодов Al-TiW-PtSi/nSi и Al-TiW-Pd2Si/n-Si; исследовать зависимость ВАХ от геометрических размеров диодов с поликристаллической (TiCu/n-Si) и аморфной (AlNi/n-Si и Ti10W90/n-Si) металлическими пленками; разработать метод вычисления толщины диэлектрического зазора КМП; исследовать влияние металлической пленки на электронную структуру полупроводниковой подложки методом фотолюминесценции (ФЛ).

Объект исследования В качестве объекта исследования были выбраны контактные структуры на основе барьера Шоттки с различными по роду и кристаллической структуре металлическими пленками: Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n-Si - монокристаллическая, TiCu/n-Si - поликристаллическая, AlNi/n-Si, Ti10W90/n-Si - аморфная. Научный интерес представляют : многообразие металлизации с применением одного вида кремниевой подложки n-Si(111) 14-ти диодов малых геометрических размеров, расположенных в одной матрице и полученных в едином процессе.

Научная новизна С применением КМП малых геометрических размеров на основе кремния, изготовленных с использованием различных металлических пленок и технологических методов, многообразия экспериментальных и теоретических методов впервые : 1.выявлены особенности электрофизических параметров, механизмов переноса тока, электронной структуры ДШ с монокристаллической - Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n-Si, поликристаллической TiCu/n-Si и аморфной AlNi/n-Si, Ti10W90/n-Si металлизациями; предложены механизмы их возникновения; 2. определены причины появления ОДС на ВАХ ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si; значительная роль туннельного переноса тока обоснована наличием на границе раздела пятен с высокой степенью легирования; 3. зависимость диэлектрических потерь в ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n- Si от смещения и тестового сигнала, интенсивности освещения объяснена значительной ролью поверхностных состояний и электронной структуры на границе раздела М-П;

4.выявлены индуктивные свойства ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW- Pd 2 Si/n-Si в широком интервале изменения смещения, и тестового сигнала, интенсивности освещения. Механизм обнаруженного явления заключается в обмене электронами между поверхностными состояниями на границе раздела М-П, расположенных ниже уровня Ферми и зоной проводимости кремния; 5.предложена новая методика вычисления плотности распределения поверхностных электронных состояний на основе ВАХ. С применением этого метода к диодам с аморфной металлизацией в запрещенной зоне кремния обнаружены поверхностные состояния титана, силицида титана, вольфрама и алюминия, никеля и свободной валентности кремния соответственно в диодах Ti 10 W 90 /n-Si и AlNi/n- Si; 6.разработан оригинальный метод вычисления толщины диэлектрического зазора КМП. С применением этого метода оценена толщина диэлектрического зазора диодов TiCu/n-Si с поликристаллической металлизацией; электрически активная площадь диодов изменяется в широкой области значений; отличие фрактальной размерности периметра контактной площади от топологической можно объяснить зернистой структурой поликристаллической пленки;

7. в результате металлизации и последующего отжига в полупроводнике формируются продленные структуры – электрически и оптически активные центры, включения нанокристаллитов кремния, а также области разупорядоченного кремния (аморфно-нанокристаллические композиции). Появление этих дефектов объясняется особенностями кристаллической структуры металлической пленки и кремниевой подложки; 8.учет туннелирования в функции Норде обуславливает более строгий анализ и позволяет вычислить величину последовательного сопротивления и высоты барьера при туннельном переносе тока.

Достоверность результатов обеспечена комплексным характером исследований; достаточным количеством идентичных измерений c применением современных приборов высокой точности; хорошо апробированных экспериментальных и теоретических методик; численной обработкой на основе компьютерных программ EXEL, MATLAB; применением теоретического анализа; сравнением полученных данных с существующими теориями.

1. Характер неоднородности границы раздела контактов металл- полупроводник диодов (Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n-Si, Ti10W90/n- Si, TiCu/n-Si, AlNi/n-Si) определяется составом и кристаллической структурой контактирующих металла и полупроводника; 2. Туннельный эффект в диодах Al-TiW-Pd2Si/n-Si связан с проникновением атомов платины в пустоты кремния и дополнительным легированием полупроводника в результате постобработки; 3. Возможность вычисления плотности распределения поверхностных состояний в запрещенной зоне полупроводника и их идентификации с использованием ВАХ; На защиту выносятся следующие положения:

4. Особенности и причина изменения электрически активной площади контакта с поликристаллической металлизацией и ее отличие от внешней площади диода; 5. Возможность вычисления эффективной толщины диэлектрического зазора контакта металл-полупроводник с поликристаллической металлизацией на основе анализа ВАХ. 6. Причины возникновения диэлектрических потерь и индуктивных свойств диодов Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si. 7. Особенности спектров фотолюминесценции диодов, их зависимость от выбора контактирующих материалов и причины их возникновения.

Практическая значимость определяется следующими выводами: Экспериментально изучены (I-V, C-V и G/ω-V ), и характеристики диодов Al-TiW-PtSi/n-Si, в широкой области изменения температуры. Выявлено, что при низких температурах контактная структура Al-TiW-PtSi/n-Si может быть использована в качестве туннельного диода: 1.На основе анализа экспериментальных характеристик и исследованы диэлектрические свойства контактных структур Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW- Pd2Si/n-Si в широкой области изменения температуры и тестового сигнала. Исследование параллельной проводимости диодов Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si в широкой области изменения температуры и тестового сигнала представляет интерес для использования указанных КМП в качестве аналогов индуктивности; 2. Метод вычисления распределения плотности поверхностных состояний позволяет выявить электронные состояния в запрещенной зоне полупроводника КМП;

3.С применением разработанного теоретического метода определения толщины диэлектрического зазора возможно определение толщины зазора из ВАХ; 4.Метод ФЛ выявил возникновение протяженных дефектов при осаждении металлической пленки на полупроводник в КМП; 5. Результаты исследования при освещении выявили возможность использования диодов в качестве светодиодов (СД); 6. Проведенные исследования диодов Шоттки малых размеров (1х10- 6см2 ÷ 14х10-6см2) создают предпосылку для изготовления многофукциональных приборов; 7. Результаты могут иметь важное значение при отработке технологических режимов получения диодов Шоттки и оценке взаимосвязи свойств материала с параметрами приборов.

Рис Диодная матрица диодов Al-TiW-PtSi/n-Si, Al-TiW-Pd2Si/n-Si, Al-TiW/nSi, AlNi/n-Si, Al-TiCu/n-Si.

Рис.1.6. Измерительная установка

ГЛАВА II ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДИОДОВ ШОТТКИ Al-TiW-PtSi/n-Si Обоснование проблемы Миниатюаризации интегральных схем (уменьшение площади контакта) приводит к возрастанию роли неоднородного распределения заряда по площади. Существуют естественные флуктуации полупроводника, обусловленные дискретным характером распределения объемного заряда. Синтез новых материалов на кремнии с целью использования преимуществ традиционной кремниевой технологии. Низкое сопротивление силицидов металлов VШ группы, к которой относится платина, объясняется относительно малыми атомными расстояниями металл-кремний в этих силицидах. Структуры силицид металла - кремний имеют высокие значения электрофизических параметров Цель настоящей работы показать: Атомарно гладкие бездефектные контакты неизбежно имеют неоднородности барьера Шоттки, обусловленные дискретностью заряда легирующей примеси.

Формирование силицида (PtSi) на поверхности n-Si, рассогласование параметров решеток силицида и кремния и гексагональные пустоты в кристаллической решетке (111) ориентированного кремния приводят к перестройке электронных состояний полупроводника. Это же, в свою очередь, к дискретному изменению концентрации заряда в приповерхностном слое и флюктуации толщины ОПЗ.

Рис 2.1. ВАХ ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si (8) при различных температурах. Рис.2.2.Зависимость высоты барьера показателя идеальности диода Al-TiW-PtSi/n-Si от температуры.

,

Рис.2.3. Зависимость (Al-TiW-PtSi/nSi, диод 8) от Рис.2.4. ВАХ при низких температурах 79К и 120К (Al-TiW-PtSi/n-Si, диод 8)

Рис.2.5. Зависимость высоты барьера ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от коэффициента идеальности при различных температурах (диод 11) Рис.2.6.Зависимость ВБ при нулевом смещении от для ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si в соответствии с распределением Гаусса = 0.85 эВ= 0.095

Рис.2.7. Зависимость КИ ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от 1/T в соответствии с распределением Гаусса. Рис Модифицированная зависимость Ричардсона для ДШ Al-TiW-PtSi/n - Si в соответствии с распределением Гаусса. = 0.82 эВ А*==169Acm-2K-А2

, А* =0.144 Acm-2K Acm-2K-2 D= 5,5x ,92, при T= K R n+- n =(6,9х ,44х10 -8 ) Омсм 2

Рис.2.9.Зависимость для ДШ Al-Ti PtSi/n-Si Рис ВАХ туннельного тока : I exp - экспериментальная, I th1 - ТЭ, I th2 - туннельный ток.

Nd = 1,5 E + 19 cm -3 S = 2,5х см 2 D=2,8х10 -7 см

Рис Обратные ВАХ ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si при различных температурах. Рис.2.12.Экспериментальная и теоретически вычисленные обратные ВАХ ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si: 1 – ТЭЭ, 2- силы зеркального отражения, 3 - лавинный пробой, 4 – экспериментальная, 5- усредненнная, 6 - с учетом туннелирования.

Рис Зависимость E o от kT/q для различных значений E 00 (17 meV, 21 meV, 27,5 meV). Рис Потенциальный барьер при дискретном распределении заряда. Ф o -V ФbФb EFEF R Si =1,17 A, R hq =2,15 A, R Pt =1,39 A, R n+ =28A

Рис Зависимость емкости (a) и нормированной проводимости (b) ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от напряжения смещения при различныхтемпературах (100кГц, 10 мВ). C = C1 C2/( C1+ C2)

Рис Зависимость емкости C(V,f) и приведенной проводимости G/w(V,f) ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от напряжения смещения при различных частотах (Т=300К, 10 мВ).

Рис Зависимость сопротивления контакта Al–TiW–PtSi/n-Si от напряжения смещения при различных частотах и комнатной температуре.. Рис Зависимость сопротивления контакта (R s ) структуры Al–TiW–PtSi/n-Si от частоты при различных значениях напряжения смещения и комнатной температуре.

Рис Частотные зависимости C(V)-f (a) и G/w(V)-f (b) характеристик Al–TiW–PtSi/n-Si структур при комнатной температуре и разных смещениях

Рис Зависимость диэлектрической проницаемости ( ) ДШ Al-TiW-PtSi/n- Si от смещения при различных частотах Рис Зависимость диэлектрических потерь ( ) ДШ Al- TiW-PtSi/n-Si от смещения при различных частотах

Рис Зависимость тангенса диэлектрических потерь ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от смещения при различных частотах. Рис Частотная зависимость ас- проводимости ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si при различных смещениях и комнатной температуре

Рис Частотная зависимость (a) ε, (b) ε, (с) tanδ и ac-проводимости Al-TiW-PtSi/n-Si для различных смещений при комнатной температуре

Рис.2.25.Частотная зависимость реальной M(a) и мнимой M (b) частей электрического модуля ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от частоты при различных смещениях и комнатной температуре.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУКТУРЫ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si, ПОЛУЧЕННЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ I-V, C-V, и C/ω –V ИЗМЕРЕНИЙ, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И ЧАСТОТЫ Рис ВАХ ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si при различных температурах Рис.3.2. Зависимость lnI s /AT 2 от 1000/T для Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si

Рис.3.4. Зависимость от q/2kT для ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si в соответствии с распределением Гаусса Рис.3.3. Зависимость высоты барьера ДШ Al-TiW- Pd2Si/n-Si от коэффициента идеальности при различных температурах.

. Рис.3.6. Модифицированная зависимость Ричардсона для ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si Рис.3.5. Плотность состояний, определенная из ВАХ ДШ Al-TiW-Pd2Si/n-Si (диод 8)

Рис.3.7. Емкость C(V,f) (a),проводимость G/w(V,f) (b) и сопротивление ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si при комнатной температуре.

Рис.3.8. Частотные зависимости характеристик структуры Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si при комнатной температуре.

Рис.3.9. Изменение диэлектрической проницаемости от напряжения смещения структуры Al-TiW–Pd2Si/n-Si при различных частотах.

,(,( Рис Частотная зависимость (a) ε,(b) ε, (c) tan Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si при различных значениях приложенного смещения и комнатной температуре

Рис Частотная зависимость ас-проводимости и электрического модуля Al-TiW-Pd2Si/n-Si для различных фиксированных значений приложенного смещения при комнатной температуре.

Рис.4.1. ВАХ ДШ Al-TiCu/n-Si в интервале температур ( )К при прямом смещении (a - 2, b- 6, c- 9, d-10). ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТОВ МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК Al-TiCu/n-Si С ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПЛЕНКОЙ

Рис Зависимость ВБ диодов Al-TiCu/n-Si от фактора идеальности при различных температурах (a - 1, b- 3, c- 13).

Рис.4.3.Модифицированная зависимость Ричардсона для Al-TiCu/n-Si структур с учетом распределения Гаусса.

Рис. 4.4.Зависимость ВБ при нулевом смещении от q/kT для ДШ Al-TiCu/n-Si согласно распределению Гаусса (a - 1, b- 8, c- 13).

T ( К ) A 3 ( см 2 )A 8 ( см 2 )A 13 ( см 2 ) ,07x ,78x ,36x ,42x ,71x ,32x ,11x ,86x10 -2 Значения электрически активной площади диодов Al-TiCu/n-Si соответственно с внешними площадями 3х10-6 см2, 8x10-6 см2 и 13x10-6 см2.

Рис Триада Кох

Рис.4.6. Ковер Серпинского

D=ln N/ln r(N) N- число фрагментов, r(N) – масштабный множитель. r(N)= 3; N = 8; D= 1,892789; r(N)= 5; N = 24; D= 1,974636; r(N)= 10; N = 99; D= 1,995635; r(N)= 100; N = 9999; D= 1,999978; Полученный результат может быть использован при точном проектировании приборов.

Определение эффективной толщины диэлектрического зазора КМП поликристаллической металлической пленкой,,,.

Эффективные значения толщины диэлектрического зазора для диодов Al-TiCu/n-Si с различными внешними площадями V,V d 2 (x10 -8 см) d 3 (x10 -8 см) d 6 (x10 -8 см) d 8 (x10 -8 см) d 10 (x10 -8 см) d 13 (x10 -8 см) 0,27,687,67,647,216,986,99 0,257,577,557,296,677,126,68 0,37,627,597,346,996,886,68 0,357,627,226,566,986,546,02 0,47,656,996,027,016,975,81 0,457,516,996, ,675,92 0,57,596,766,216,796,825,86

ИССЛЕДОВАНИЕ ДШ Al-Ti10W90/n-Si И AlNi/n-Si С АМОРФНЫМ МЕТАЛЛИЧЕСКИМ СПЛАВОМ

Рис.5.1. ВАХ ДШ Al-Ti10W90/n-Si с аморфной металлизацией ( диоды 3, 5, 7, 11)

Рис.5.2. Зависимость высоты барьера от КИ для диодов Al-TiW/n-Si с различными геометрическими размерами: a) 3, b) 5, c) 7, d) 11, e) 14).

Рис Зависимость для ДШ Al-Ti 10 W 90 /n-Si согласно распределению Гаусса. от

A (10 -6 см 2) (эВ) (n=1) (В) (эВ) Значения высоты барьера и параметра отклонения

Вычисление плотности поверхностных состояний ; ; ; ;

Рис.5.4.Распределение плотности ПЭС диода Al-TiW/n-Si. TiSi эВ Ti – эВ; 0.29 – 0.33 эВ W – 0.43 эВ, 0.74эВ, 0.86эВ TiSi эВ WSi – 1.03 эВ

Рис.5.5. ВАХ диодов Шоттки AlNi/n-Si ( а)- 4, в) – 13).

Рис.5.7. Зависимость эффективного значения ВБ диодов AlNi/n-Si от напряжения смещения и геометрических размеров. Рис.5.6. Зависимость КИ диодов AlNi/n-Si (4,6,13) от напряжения смещения и геометрических размеров.

Рис.5.8.Зависимость высоты барьера от КИ для диодов AlNi/n-Si с различными геометрическими размерами: a) 4, b) 14.

Рис.5.9. Зависимость высоты барьера от q / 2kT для ДШ AlNi/n-Si согласно распределению Гаусса.

Рис.5.10.Распределение плотности ПЭС диода AlNi/n-Si ( 6 ) Свободные валентности кремния (M- Si) – (0.33 – 0.41) эВ; (0.54 – 0.56 ) эВ Структурные дефекты на поверхности (Aq, Cu, Ni) эВ; 0.71эВ; 0.74эВ

ВЛИЯНИЕ ОСВЕЩЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si Рис.6.1. ВАХ ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si, измеренные при комнатной температуре в темноте и при освещении (диод 8).

Рис.. (a ) и 6.2 ( b) характеристики ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si в темноте и при разных интенсивностях освещениия 2 мВт/см 2, 5 мВт/см 2, 8мВт/см 2, 13 мВт/см 2, 16 мВт/см 2, 20 мВт/см 2 ( f=500кГц, Т=300 К)

Рис.6.3.C-V ( a) и G/ w –V (b) характеристики ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si в темноте и при разных интенсивностях освещениия 2 мВт/см 2, 5 мВт/см 2, 8мВт/см 2, 13 мВт/см 2, 16 мВт/см 2, 20 мВт/см 2 (f = 500 кГц, T = 300K

и Рис.6.4. С– V и G/.w-V ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si при разных частотаx и освещенности 15 мВт/см 2.

Рис.6.5. Зависимость последовательного сопротивления ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si от смещения при различных интесивностях освещения и частоте тестового сигала 500 кГц.

Рис.7.1.Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от напряжения смещения и температуры (A=7E -6 cm 2, f=100kHz, V osc =10mV). Рис.7.2.Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от смещения и амплитуды тестового сигнала (A=7E -6 cm 2, T=300K, f=500kHz). Диоды Шоттки Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si как аналоги индуктивности.

Рис.7.3.Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от смещения и частоты (A=7E -6 см 2, T=300K, V osc = 20мВ). Рис.7.4.Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от смещения и температуры ( A 8 = 8x10 -6 см 2, f = 100 кГц, V osc =20 мВ).

Рис.7.5.Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si от смещения и температуры (A 11 = 11x10 -6 см 2, f= 100 кГц, V osc =10 мВ).

Рис.7.6. Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-Pd2 Si/n-Si от смещения и частоты (A=8E-6cm2, T=300K, Vosc=10mV). Рис.. Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-Pd2 Si/n-Si от смещения и частоты (A=6 E-6cm2, T=300K, Vosc=10mV.

Рис.7.8. Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si от смещения и часто- ты (A=6 E -6 cm 2, T=300K, V osc =10mV) в темноте. Рис.7.9 Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW-Pd2 Si/n-Si от смещения и частоты (A=6 E-6cm2, T=300K, Vosc=10mV) при интенсивности освещения 10 мВт/см2. Рис Зависимость индуктивности ДШ Al-TiW- Pd2Si/n-Si от смещения и частоты (A=6 E-6cm2, T=300K, Vosc=10mV), 16мВт/см2.

Рис.8.1. Спектр ФЛ кремниевой подложки. Изучение воздействия металлической пленки на энергетическую структуру кремния методом фотолюминесценции

Рис.8.1. Спектры ФЛ Al/n-Si контакта металл - полупроводник Рис.8.2.Спектры ФЛ ДШ Al-PdAl/nSi. 0.87эВ – D2; 0.98 – Al; 0.79эВ – D1; эВ – Pd, D2; ( )эВ – Al; 1.15 эВ – Si; 1.4 эВ – во всех спектрах.

Рис.8.3. Спектры ФЛ ДШ Al-TiW-Pd 2 Si/n-Si Рис.8.4. Спектры ФЛ ДШ Al-TiW/n-Si. (0.81 – 0.828)эВ - D1; 0.96 эВ – Si; ( ) эВ -– во всех спектрах эВ -W; 1.11 эВ – Si, эВ – D4; 1.43 эВ – Продл. дефект;

Уровни, характерные соответствующей металлической пленке: (0.98 эВ (Al) – Al/n-Si; 0.87 эВ (Pd), 0.97 эВ (Al) – Al-AlPd/n- Si; 0.86 эВ (W) –Al-TiW/n-Si). Продленные структуры –электрически и оптически активные центры (D1-D4 – соответственно 0.79 эВ эВ). Аморфно-нанокристаллические композиции 1.26 эВ -1.5 эВ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1. Установлено, что электро-физические параметры, электронная структура и механизмы переноса диодов Шоттки малых геометрических размеров (1÷14х10-6см 2) Al-TiW-PtSi/n-Si Al-TiW-Pd2Si/n-Si с монокристаллической, Al-TiCu/n-Si поликристаллической, Al-TiW/n-Si и AlNi/n-Si аморфной металлизациями в широкой области изменения смещения, температуры и тестового сигнала определяются характером и степенью неоднородности границы раздела КМП. Неоднородность границ раздела обусловлена в диодах: Al-TiW-PtSi/n-Si- наличием пятен (10-13см2) с высокой степенью легирования (1019см-3), Al-TiW-Pd2Si/n-Si, Al-TiW/n-Si и AlNi/n-Si – поверхностными состояниями (Nss~1013эВ-1см-2), Al-TiCu/n-Si –зернистой структурой поликристаллической металлизации.

2. Установлено, что большой коэффициент рассогласования параметров решеток PtSi/n-Si и наличие деформированных гексагональных пустот в кристаллической решетке Si(111) приводят к проникновению атомов платины в пустоты кремния в приграничной области контакта и формированию в области пространственного заряда локальных пятен с высокой степенью легирования. Показано, что появление отрицательного сопротивления на ВАХ при температурах в области К и преобладающая роль туннельного переноса носителей в диодах Al-TiW- PtSi/n-Si обусловлены наличием высоколегированных локальных пятен. 3. Сравнением характеристик диодов, их параметров отклонения, зависимостей емкости и проводимости от смещения и частоты, отношения параметров и в 5 и 10 раз выявлено: в Al-TiW-PtSi/n-Si преобладающую роль играют объемные процессы, а в Al-TiW-Pd2Si/n-Si - поверхностные, что обусловлено параметрами рассогласования кристаллических решеток PtSi/n-Si и Pd2Si/n-Si, соответственно равных 0,12 и 0,02.

4.Показано, что отсутствие зависимости от обратного смещения и сильная зависимость последовательного сопротивления (G/ω) при прямом смещении обусловлены отсутствием диэлектрического зазора между металлом и полупроводником в ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si. 5. Выяснено, что зависимость диэлектрических характеристик Al-TiW- PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si от частоты (

7. Впервые разработан метод вычисления толщины диэлектрического зазора на основе вольт-амперных характеристик. На основе предложенного метода оценена эффективная толщина диэлектрического зазора диодов Al-TiCu/n-Si (7.65 x10-8см ÷ 5.52 x10-8см). 8.Предложен метод вычисления плотности электронных состояний на основе вольт-амперных характеристик. С применением разработанного метода выявлены дискретные уровни вольфрама, силицида титана, а также никеля, алюминия и свободной валентности кремния в запрещенной зоне кремния, соответственно, для диодов Al-Ti10W90/n-Si и Al-Ni/n-Si.

9. Теоретически обоснован метод вычисления индуктивности контактов металл-полупроводник. Показано, что отрицательные значения приведенной проводимости, индуктивные свойства диодов Al-TiW-PtSi/n- Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si обусловлены обменом зарядом между поверхностными электронными состояниями, расположенными ниже уровня Ферми, и зоной проводимости. Значения индуктивности диодов Al-TiW-PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si меняются в широком интервале в зависимости от температуры, частоты и геометрических размеров КМП. При определенных условиях (температура 300K; частота 100 кГц, 200 кГц; амплитуда 10мВ, 20 мВ) индуктивные свойства в диодах Al-Ti|W- PtSi/n-Si и Al-TiW-Pd2Si/n-Si не проявляются. Такое поведение показывает, что на границе раздела имеются поверхностные электронные состояния с различными временами жизни и вкладом в емкость и проводимость. Пики индуктивности при большой амплитуде (40 мВ) переменного сигнала (ДШ Al-TiW-PtSi/n-Si), малые значения индуктивности и слабая зависимость ее от смещения при частоте 10 МГц (ДШ Al-TiW-Pd2Si/n-Si ) связаны с схемными причинами.

10. Выявлено, что воздействие металла и технологического процесса формирования контактов металл-полупроводник диодов Шоттки Al/n-Si, Al-TiW/n-Si Al-TiW-Pd2Si/n-Si и Al-PdAl/n-Si) на энергетическую структуру полупроводника. В исследованных структурах в результате металлизации и последующего отжига в запрещенной зоне кремния, образуются уровни соответствующих металлов; дефекты, дислокации (0.79 – эВ); включения нанокристаллитов кремния в более широкозонную матрицу (1.26 эВ эВ); результаты также хорошо коррелируют с дефектной моделью и моделью стеклообразной мембраны контактов металл-полупроводник.

11.Полученные результаты могут в перспективе найти применение при изготовлении многофункциональных приборов: Диоды Al-TiW-PtSi/n-Si в температурной области 79 ÷ 120К могут быть использованы в качестве туннельных. Закономерность в изменениях характеристик диодов с поликристаллической металлизацией (Al-TiCu/n-Si ) создает предпосылки для разработки новых многофункциональных приборов, работающих в узком диапазоне действующих факторов. Меняя условия получения контактной структуры c аморфным металлическим сплавом и применяя метод вычисления плотности поверхностных электронных состояний, можно заранее задавать сеть поверхностных электронных состояний и управлять электрофизическими параметрами прибора. Учет фрактальной геометрии позволит осуществить точное проектирование приборов с малыми линейными размерами металлических элементов.

Создавая определенную структуру поверхностных электронных состояний, можно использовать диоды Шоттки в качестве аналогов индуктивности. Диоды на основе барьера Шоттки могут быть использованы как светодиоды с дислокационной люминесценцией.

Апробация работы Материалы диссертации докладывались на: third Baku Intern. Congr. Energy, Ecol., Economy – Scien. p, v. l.6,17p.196, Baku, September, 1995; 2.International Conference on Solar Energy and the Islamic countries (SEIC), p Iran, Tehran, 6-9 November,1995; 3.the Fourth Baku International Con-gress on Energy, Ecology, Economy. Sciencific technical periodical, volume 7, Baku, September 23-26, p ,1997; 4.Республ. науч. конф. «Актуальные проблемы физики», Баку, с ,1998; 5.2 Inter-national Non-Renewable Energy Sources Congress 2 IN- RESC, p Tehran, Iran, December,1998; 6.Респ. Конфер. «Современные проблемы прикладной физики и химии», с.34, 1999; 7.International Eco-Energy Academy, Scientific Technical Periodical, volume 10, Procee-dings of the fifth Baku International Congress Energy, Ecology, Economy, Baku, Sept.21-24, p , 1999;

8.International Conference on Fluid and Thermal Energy Conversion 2000/ Indonesia, Bandung,, p.41-48, 2000; 9.Rabitə və elm. Resp. Konfr. s , 2002; 10.The 23 Conference оn Solid State Science & Workshop on Physics and Appli-cation Potential of Functional Ceramic, Thin Films/ 28 Sept-2 Oct.2002,Egypt, Sharm El-Sheikh, Sinai.,p.28, 2002; 11.International Conference on Fluid and Thermal Ener-Conversion 2003/ -Indonesia, Bandung, p , 2003; 12.The 24 Conference on Solid State Physics and Materials Science, February 2004, Safaga, Red Sea, Egypt, p.22,2004; 13.Conference proceeding –Second International Conference on Technical and Physical Problems in Power Engineering, Tabriz-Iran,6- 8 September 2004, p ,2004; 14.Х1 Υoĝun Madde Fiziĝi, Ankara Toplantısı, s.34, 3 aralıik, 2004; 15.Türk Fizik Dernegi 23.Fizik Kongresi, Eylül, 2005, Muĝla- Türkiye, s.622, 2005; 16.Beүnəlxalq Konfrans Fizika-2005, 7-9 iүun 2005 (AMEA-nın 60 ill. Həsr olun.), Məqalələr toplusu, s , 2005;

17.Труды 5-ой Междун. научно-техн.конференции Микроэлек-троные преобразователи и приборы на их основе», МЭП, 5-8 декабря 2005г. Баку, с.93-96,2005; 18.Türk Fizik Dernegi 23.Fizik Kongresi, Eylül, 2005, Mugla-Türkiye, , 2005; 19.Conference proc./ Third Intern. Conference on Technical and Physical Problems in Power Engi-neering, 27-31may, р , 2006, Turkiye, Ankara; 20.Υoĝun madde fiziĝi, Ankara toplantısı, 3 kasım 2006, s.108; 21.6-th International Conference of the Balkan Physical Union (BPU-6) – August 22-26, 2006, Stanbul; 22.« Fizikanin muasir problemleri», 1 Resp.Konfransi, 6-8 dekabr, 2007, s ; 23.«Fizikanın müasir problemleri, 2-ci Respublika Konfr noүabr, Bakı, 2008, с.39-41; 24.Condensed Matter Physics Conference of Balkan Countries (CMPC- BC), 2008, Book of Abstracts, May 2008, Mugla, Turkey;

25.Труды Междун. Конфер «Научно-технич. прогресс и современная авиация», Баку, февр с ; 26.BDU-nun 90 illik yubileyine həsr olunmuş Beynəlxalq elmi Konfrans materiaları ( Təbiət elmləri), Bakı, 2009,s ; 27.Fizikanin muasir problemleri III respublika konfransı, BDU FPI, dekabr, 2009, Bakı, s

ПУБЛИКАЦИИ 1.Əfəndiyeva İ.M., Əsgərov Ş.Q.,Aĝaүev M.N., Qənbərzadə M.Ə.,Abdullaүeva L.K.Ti 10 W 90 –nSi Şottki barүerləri hündürlüүünün tədqiqi, Bakı Universiteti. Xəbərləri,fizika- riy aziyyat elm. ser, 1999, 1,. s Əfəndiyeva İ.M., Əsgərov Ş.Q.,Qənbərzadə M.Ə.,Həsənov M.H. (PtSi+TiW- Al)-nSi Şottki diodlarında tunn.cərəүanın.rolu. Fizika, c. 5, 2, с.8486, Эфендиева И.М. Ганбарзаде М.А.,Агаев М.Н.,Абдуллаева Л.К Обратные ВАХ диодов Шотки ( PtSi+TiW-Al)-nSi. Fizika, cild 6, 1, с.9-10, Эфендиева И.М. Роль последователь-ного сопротивления и туннелирования в диодах Шоттки. AMEA-nınXəbərləri, Fiz.-Riaz. Elm.Seri., cild 13,2, s , Эфендиева И.М., Абдуллаева Л.К.Электронные свойства границы раздела TiW-nSi. Beүn. Konfr.Fizika-2005,7-9/06/2005 (AMEA-nın 60 ill. Həsr olun.),Məqalələr toplusu, s Эфендиева И.М., Абдуллаева Л.К.,Гасанов М.Г.,Кулиева Т.З.,Алтундал Ш. Влияние флуктуаций потенциала диодов (Al-TiW+PtSi)-nSi на характер механизма переноса, Тр.5-ой Межв. н-т. Конф.Микроэл. преоб- разов.и приборы на их основе»,МЭП,5-8/12/05 Баку, с.93-96

7. Afandiyeva İ.M., Altındal Ş.,Abdullaүeva L.K. Correlation between barrier height b (C-V) determined from C-V and b (I-V) determined from forward bias I-V charactheristis. Türk Fizik Dernegi 23.Fizik Kongresi, Eylül, 2005, Mugla-Türkiye, Эфендиева И.М., Абдуллаева Л.К.,Шарбатов В.Х.,Алтундал Ш. Флуктуации потенциала диодов (Al-TiW+PtSi)-nSi AMEA-n Xəbərləri, Fiz.- Riaz. Elm.Seri. 2006,2, s Afandiyeva İ.M. Altındal Ş.,Abdullaүeva L.K. Research of the equivalent circuit parameters of the (AL-TiW+PtSi)-nSi Shottky diodes. Proc. Ш Int. Conf. Techn.&Phys.Prob. in Power Engin.27-31/05/2006, р ,Turkiye, Ankara. 10. Эфендиева И.М., Температурная за-висимость флуктуационных токов через КМП. Journal of Qafgaz University, 2006, number 17, p Afandiyeva İ.M. Özçelik S.,Altındal Ş.,Abdullaүeva L.K.,Askerov Sh.G. Analogue of the ind-uctance on the basis of (AlTiW+PtSi)/nSi Scottky diode. Fizika, 2007, cild XIII, No1-2, s Afandiyeva İ.M. Altındal Ş.,Guliyeva T.Z.,Sharbatov V.Kh.Rezearch of the dependence of capa-citor characteristics of (Al-TiW+PtSi) /nSi diode on the temperature Fizika, 2007, cild XIII, No1-2, s Afandiyeva İ.M. Sh.G.Askerov, L.K.Abdullayeva, Sh.S.Aslanov. The obtaining of Al-Ti10W90-Si(n) Schot-tky diodes and investigation of their interface surface state density. Solid State Elect-ronics, 51 (2007), İ.M.Əfəndiyeva, Ş.Q. Əsgərov, L.K.Abdullayeva, M.N.Aĝaүev, M.H.Həsənov Al0,8Ni0,2/nSi dio-dları aүrılma sərhə-ddinin electron xassələri Fizika, Х111,3, 2007, s

15.Afandiyeva İ.M. Dökme İ.,Altındal Ş.,Bülbül M.,Tataroĝlu A.Frequency and voltage effects on the dielectric pro-perties and electrical. conductivity of Al-TiW- Pd2Si/n-Si structures. Microelectronic Engineering, 85, 2008, Afandiyeva İ.M., Dökme İ.,Altındal Ş.,Askerov Sh.G, Abdullayeva L.K.The frequency and volt.dependent elec-tr.charact.ofAl-TiW- Pd2Si/n-Si truc.using I-V, C-V and G/w-V measurements. Microelectronic Engineering,85, 2008, Afandiyeva İ.M., Dökme İ. Altındal Ş.The distribution of the barrier height in Al-TiW-Pd2Si/n-Si Schottky diodes from I-V-T measurements. Semiconductor science and Technology / 23 (2008), Эфендиева И.М.,Асланов Ш.С., Годжаева Ш.М. Кулиева Т.З. Абдуллаева Л.К.Исследование диэлектрических характеристик диода Шоттки Al-TiW- PtSi/n-Si. Fizikanın müasir problemleri2-ci Resp. Konfr. Mater., noүabr, Bakı, 2008, Afandiyeva İ.M. Kural M.H., Altındal Ş.Illumination dependence of current voltage and admittance-voltage characteristics of (Al-TiW-PtSi)-n-Si Schottky diodes Journal of optoelectronics and advanced materials, vol.2, No2, 2008, p, ( Condensed Matter Physics Conference of Balkan Countries CMPC- BC Эфендиева И.М. Определение эффек-тивной толщины зазора КМП с поликристаллическим металлическим слоем. Тр.Межд.Конф.Науч.-технич. прогресс и современная авиация Баку, февр с Əfəndiyeva İ.M. L.K.Abdullayeva, Ş.M. Qocayeva, M.H.Həsənov. Al0.8Ni0.2/n-Si diodla-rında potensial cəpərin hündürlüyünün müxtə-lif üsullarla təyini. BDU 90 il. Bey. Elmi Konfr.materialları Təbi-ət elmləri), Bakı, 2009,

22. Əfəndiyeva İ.M. Abdullүaeva L.K. Quliүeva T.Z. Qocaүeva Ş.M., Aĝaүev M.N. Amorf xəlitəli Al0,8-Ni0,2/n-Si diodlarının emission parametrləri arasında korrelүasi-үanın tədqiqi. Fizikanın müasir pro-blemleri III Respub-lika Konfransının ma-terialları, BDU FPI, dekabr, 2009, Bakı, s İ.M.Afandiyeva. Investigation of potential barrier height of Shottky diode AlTiCu/n- Si. Fizika, XV,4, 2009, И.М.Эфендиева. Исследование электрофизичес. парамет-ров КМП Al-TiCu/n- Si с поликристалличес. металлической пленкой. AMEA-nın Xəbə-rləri, Fiz. riү. elm. seriү. XXX, 2, 2010, Əfəndiyeva İ.M. Əsgərov Ş.Q., AbdullaүevaL.K., Quliүeva T.Z, Qocaүeva Ş.M. Müxtəlif ölçülü Al-TiW/n-Si Şottki diodlari cəpər hündürlüүünün tədqiqi. Azerbaijan Journ of Phsics Fizika, vol.XVI, Number 2, s И.М.Эфендиева. Фрактальные исследо-вания границы раздела КМП Al- TiCu/n-Si. Journ.of Qafgaz University, vol.1, 29,2010,p Afandiyeva İ.M. ÜslüH., Altındal Ş, Aydemir U., Dökme İ.˙The interface states and series resistance effect on the forvard and reverse bias I-V, C-V and G/w-V charateristics of Al-TiW-Pd2Si/n-Si Schottky barrier diodes. Journal of Alloys and Compounds, 503(2010)

28.Afandiyeva İ.M. Üslü H.,Dökme İ, Altındal Ş, Illumination effect on I-V, C-V and G/w- V char-acteristics of Al-TiWPd2 Si/ n-Si structures at room temperature. Surface and Interface Analysis.42 (2010) Afandiyeva İ.M. The temperature, frequency and voltage dependent characteristics of Al-TiW-Pd2Si/n-Si stru-cture using I-V, C-V and G/ω-V measurem. Azerbaijan Journal of Physics. Fizika, XVI, 3-4, 2010, p Afandiyeva İ.M. Özçelik S., Abdullayeva L.K.Photoluminescence study of metal films impact on silicon energetic structure.Journ. of Qafgaz University,vol.1, N 29, 2010, p Afandiyeva İ.M. Frequency, voltage and temperature effects on the inductive properties of Al-TiW-PtSi/n-Si Schottky diodes. AMEA-nın Xəbərləri, Fiz. riү. elm. seriү. XXXI, 2, 2011, И.М.Эфендиева, Ş.Altındal*, Ш.М.Годжаева, М.Г.Гасанов. Индуктивные свойства диодов Шоттки Al-TiW-Pd2Si/n-Si. Qafqaz 2011, Journal of Qafgaz University, N 31, 2011, p Afandiyeva İ.M. M.Bülbül, Ş.Altındal, S.Bengi, Frequency dependent dielectric properties and electrical conductivity of Platinum silicide/Si contact structures with diffusion barrier Microelectronic Engineering, 93 (2012) 50– Afandiyeva İ.M. S.Demirezen, Ş.Altındal. Tepmerature dependence of forvard and reverse bias current-voltage characteristics in Al-TiW-PtSi/n-Si Schottky barrier diodes with amorphous diffusion barriers. J.Alloys and Compaunds,2013,552,

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !!!