УДК 621.382.2
ТОЛСТОЛУЦКИЙ С.И., ПОПОВ М.А.
структурных дефектов и связанной с этим неоднородностью поверхности

раздела металл-полупроводник, существованием областей с повышенной
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ТОКА ВЫСОКОЙ ПЛОТНОСТИ НА
напряженностью
электрического
поля,
являющихся
центрами
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИБОРОВ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ НА
термополевой эмиссии [3].
АРСЕНИДЕ ГАЛЛИЯ

1.60
n экспер.
РНИИРС, 344038, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. Нансена, 130,
.
тел. 34-01-33, факс (8632) 34-05-33
n теор.
. ед
1.0E-13

Is
Целью работы является исследование вольтамперных характеристик
отн
, А
1.40
Is
(ВАХ) приборов с барьером Шоттки на арсениде галлия в зависимости от
и n,
температуры, а также исследование характера влияния тока большой
1.0E-17
плотности на ВАХ.
щения
В работе экспериментально исследовались ВАХ контактов Шоттки,
изготовленных на структурах САГ-1Б. Эпитаксиальные структуры имели
1.20
насы
. идеальност
параметры: толщина эпитаксиального слоя -- 0.2 мкм, концентрация
1.0E-21 ток
доноров в эпитаксиальном слое ND=11023 м-3. Площадь выпрямляющего
коэфф
контакта S=12 мкм2. Измерения проводились в диапазоне токов 110-6
4010-3 А и в диапазоне температур от 77 К до 373 К. Коэффициент
1.00
1.0E-25
идеальности ВАХ n определялся по 48 точкам в диапазоне токов 110-6
0
100
200
300
400
3010-3 А. Для определения высоты барьера использовался метод
температура Т, К
вольтамперной характеристики и метод энергии активации [1]. В расчетах
принималось значение A*=8.6104 Ам-2К-2 [2].

Зависимость тока насыщения I
Рис.1
S от температуры представлена на
рис.1. Данная зависимость хорошо описывается в предположении, что

высота барьера линейно зависит от температуры:
Результаты влияния тока высокой плотности на параметры ВАХ
j
представлены в таблице 1. Исследовались изменения прямого напряжения
b=jb0-bT,
где j
на контакте Шоттки от времени при заданных уровнях тока: 1 -- I0=15 мА,
b0=0.86 эВ, b=1.6110-4 эВ/К.
Зависимость коэффициента идеальности n от температуры
2 -- I0=20 мА, 3 -- I0=25 мА, 4 -- I0=30 мА. Измерения проводились в
представлена также на рис.1, на котором приведена и теоретическая
порядке возрастания уровня тока в течение 10 минут для каждого значения
зависимость n(T) для N
тока. После каждого измерения зависимости DV(t) снималась
D=11023 м-3 в предположении, что отклонение ВАХ
от идеальной обусловлено термополевой эмиссией и силами изображения.
вольтамперная характеристика и определялось значение Vобр (Iобр=1 мкА).
Небольшое расхождение теоретических и экспериментальных значений n
Результаты измерений показывают, что под воздействием высокой
при высоких температурах может быть обусловлено промежуточным
плотности тока первоначально наблюдается улучшение параметров ВАХ -
окисным слоем между металлом и полупроводником, который всегда
снижается ток насыщения и улучшается коэффициент идеальности. Затем,
существует на поверхности GaAs после химической обработки.
при дальнейшем росте тока, наблюдается ухудшение параметров ВАХ и
В области относительно низких температур (Т250 К) наблюдается
при плотности тока I2.5 мА/мкм2 -- резкая деградация контакта,
существенное увеличение n по сравнению с теоретическими значениями.
проявляющаяся в приближении ВАХ диода к ВАХ омического контакта.
Можно предположить, что такое расхождение теоретических и
Такой характер поведения, по видимому, объясняется тем, что с
экспериментальных значений коэффициента идеальности объясняется
увеличением тока из-за неоднородности контакта в первую очередь
наличием в тонком приповерхностном слое электрически активных
происходит отжиг участков с пониженной высотой барьера (участки с

повышенной напряженностью электрического поля, дефекты структуры
контакта и т.д.), определяющих ухудшение ВАХ. Сначала это приводит к
некоторому улучшению параметров ВАХ, а при дальнейшем росте тока
наступает деградация контакта.
Таблица 1
I, мА
15 20 25 30
n, отн. ед. 1.09 1.07 1.07 1.19
IS, А
1.510-14 6.510-15 1.110-14 1.610-13
Vобр, В 7.3 7.3 7.3 3.2
DV, мВ
0 +5 -28 -80

Анализ результатов работы позволяет сделать вывод, что в целом
ВАХ исследованных контактах Шоттки в широком диапазоне температур
хорошо описывается теорией термополевой эмиссии. Однако в области
низких температур (Т250 К) наблюдается существенное расхождение
теоретических и экспериментальных значений коэффициента идеальности.
Указанное расхождение может быть обусловлено наличием в тонком
приповерхностном слое электрически активных структурных дефектов и
неоднородностью поверхности контакта металл-полупроводник, что
косвенно подтверждается поведением ВАХ в области сильных токов.

1. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Кн.1: -- М.: Мир, 1984. -
456с.
2. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник. --М.: Радио и связь,
1982. --208с.
3. Kollberg E.L., Zirath H., Jelenski A. Temperature-Variable Characteristics
and Noise in Metal-Semiconductor Junction -- IEEE Trans, 1986, v. MTT-
34, 9, pp. 913-922.