УДК 621.315.592.382.3
КУЛИКОВ О.Н., ЖУЖА М.А., ЧЕРНЫЙ В.Н.
приповерхностный слой для изготовления АК олова, свинца, кадмия и

никеля. Структура образца и схема измерений приведена на рис. 2.
ТУННЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ГЛУБОКИХ ЦЕНТРОВ

В ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУРАХ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ
P+-N-ПЕРЕХОДОМ
Кубанский государственный университет,
350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149,
E-mail:mbs@phys.kubsu.ru

Ранее нами кратко рассматривались особенности электрофизических
и фотоэлектрических свойств транзисторных структур, содержащих
распределенный по всей площади кристалла эмиттерный p+-n-переход, на
n-области (база) которого создается локальный контакт (активный

контакт),
представляющий
собой
структуру
металл-туннельно-

прозрачный-окисел-полупроводник (МТОП) или локально введенные в n-
Рис. 1. Типичная
совме-
Рис. 2. Структура образца и схема
область примесные атомы, создающие в запрещенной зоне глубокие
щенная осциллограмма коле- измерений. 1 - активный контакт, 2, 3 -
центры (ГЦ). Основная особенность характеристик структур состоит в том,
баний тока (верхняя кривая) и омические контакты, 4, 5 - вольтметры
что с некоторого напряжения на активном контакте (АК) относительно
напряжения на p+-n-переходе ВУ-15, 6 - осциллограф ЕО-213, 7 - блок
базы U
(нижняя кривая)
ак даже при "оборванном" эмиттерном переходе в структуре
питания, Rн - сопротивление нагрузки
возникают импульсные колебания тока через АК и пилообразные

колебания потенциала на p+-области эмиттера [1-4]. Типичная
Как отмечалось выше, изменению тока колебаний от значения i1 до
осциллограмма колебаний тока через АК и напряжения на p+-n-переходе
i2 за время t3, соответствует процесс зарядки ГЦ. Поскольку спад тока во
приведены на рис.1. Как показали исследования, временным интервалам на
времени происходит линейно, суммарный заряд, локализованный под АК,
различных
участках
приведенных
осциллограмм
соответствуют
равен:
следующие процессы: t1 -- время туннелирования электронов с ГЦ, t2 --
i - i
2
1
время рекомбинации электронов эмитированных из ГЦ и металла и
q =
, (1)
s
t 3
2
накопленных в n-области дырок и связанное с ней расширение области
а поверхностная плотность центров
пространственного заряда (ОПЗ), t3 -- время захвата электронов на ГЦ и
восстановление барьера АК, t
qs
4 -- время накопления дырок в n-области
N =
(2)
структуры до начальной предпробойной концентрации и соответствующее
s
e S
ей уменьшение ширины ОПЗ.
a
В работах [5,6] ранее кратко сообщалось о методе оценки
(Sa площадь активного контакта).
параметров
поверхностных
центров,
создающих
поверхностный
По найденному значению величины поверхностного заряда на
потенциальный барьер в контакте металл-полупроводник по параметрам
основе известного решения уравнения Пуассона для приповерхностной
колебаний, возникающих за счет поверхностно-барьерной неустойчивости
области
тока. Поскольку в исследуемых нами образцах за счет введения ГЦ также
1 2

ej
e
-

j
S
S
1
создавался поверхностный потенциальный барьер, указанный метод
q
g
g g
, (3)
S = 2en L
exp
i
D
- +


kT
kT ÷÷
применим и к исследуемым образцам.




В настоящем сообщении приведены результаты исследования
можно рассчитать высоту барьера jS и, зная энергетическое положение
параметров глубоких центров, возникающих в кремнии при введении в
уровня Ферми в n-области eF, оценить энергетическое положение

глубокого уровня E
4. B.S. Muravskiy, L.R. Grigorian. Proceedings of 1997 international
S, в запрещенной зоне полупроводника
E = j + e (4)
semiconductor Devise Research Symposium University of Virginia, p. 233-
S
S
F
(n
236.
i собственная концентрация, LD длина Дебая, g = nn/ni, nn
концентрация электронов в n-области структуры).
5. Б.С. Муравский. ФТТ, 7, 334, (1965).
Как известно, время отклика барьерной емкости на приложенное
6. Б.С. Муравский. ФТП, 11, 1010, (1977).
напряжение при наличии в области пространственного заряда ГЦ
7. А. Милнс. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках. (М.
существенно увеличивается [7]. В связи с этим процессу зарядки
Мир, 1977).

барьерной емкости в неравновесном режиме за время t3 (рис. 1)
соответствует емкость Cd, которая рассчитывается по соотношению:
C U n N e S
n
n
n t
s
a
C =
3
(5)
d
j
(Cn сечение захвата электрона ГЦ, Un тепловая скорость
электронов). Величина Cd измерялась по методике, описанной в [5], и по
соотношению (5) рассчитывалось значение Cn.
На образцах, имеющих АК с примесью Sn, Pb и Cd, возникала одна
мода колебаний при критических напряжениях 44.5 V (Sn и Pb) и 88.5 V
(Cd), соответственно, а на образцах, имеющих АК с примесью никеля,
наблюдалось две моды колебаний при Uak1 = 4.55 V и Uak2 = 79 V.
Колебания первой моды имели сравнительно небольшую (45 mA)
амплитуду колебаний тока Ia, тогда как для второй моды Ia достигали
значений 50 mA. Это свидетельствует о том, что атомы Ni вводят в
приповерхностную область Si 2 типа акцепторных центров. Параметры
глубоких центров, рассчитанные по описанной выше методике, приведены
в таблице (отсчет глубины залегания уровня Es от края зоны
проводимости).

Полупроводник
Примесь
Ns, см-2
Es, эВ
Cn, см2
кремний
Sn, Pb
510111012
0,17
510-1410-14
Cd 1012 0,45 10-14
Ni
21011
0,35
510-14
Ni 1012 0,95 210-15

1. Б.С. Муравский, В.Н. Черный, И.Л. Яманов, А.Н. Потапов, М.А. Жужа.
Микроэлектроника 18, 4, 304 (1989).
2. Б.С. Муравский, В.И. Кузнецов, Г.И. Фризен, В.Н. Черный. ФТП, 6,
2114 (1972).
3. B.S. Muravskiy, O.N. Kulikov. Proceedings of 1999 international
semiconductor Devise Research Symposium University of Virginia, p. 160-
163.