Электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе гетероэпитаксиального варизонного HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии, с различными диэлектриками тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

004Ы .'о<->

Дзядух Станислав Михайлович

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

МДП-СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНОГО ВАРИЗОННОГО ^СёТе, ВЫРАЩЕННОГО МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ЛУЧЕВОЙ ЭПИТАКСИИ,^РАЗЛИЧНЫМИ ДИЭЛЕКТРИКАМИ

01.04.10 - физика полупроводников

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

1 с лент

Томск-2010

004617375

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Томский государственный университет» и обособленном структурном подразделении «Сибирский физико-технический институт Томского государственного университета»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор

Войцеховский Александр Васильевич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Толбанов Олег Петрович

доктор технических наук, старший научный сотрудник Вилисов Анатолий Александрович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Томский университет систем управления и радиоэлектроники»

Защита состоится 23 декабря 2010 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.267.07 при ГОУ ВПО «Томский государственный университет» (634050, г. Томск, пр. Ленина, 36).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ГОУ ВПО «Томский государственный университет» (г. Томск, пр. Ленина, 34а).

Автореферат разослан 19 ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник

И. В. Ивонин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время Н^Сс^Тс является основным материалом для создания высокочувствительных инфракрасных матриц фотодиодов и фоторезисторов для спектральных диапазонов окон прозрачности атмосферы 3-5 и 8-12 мкм. Благодаря своим фундаментальным свойствам Hg.Cdi.xTe может использоваться для создания многоцветных фотоприемников, а также детекторов, действующих как в ближней, так и в дальней областях инфракрасного диапазона. Долгое время не удавалось использовать потенциальные преимущества данного материала при создании новых типов приборов электроники и фотоники из-за серьезных технологических проблем, которые присущи материалу, полученному объемными методами [1].

Метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) Н§1^Сс1х'1е предоставляет новые возможности создания монолитных и гибридных вариантов фотоприемных устройств. Преимущества МЛЭ Н§|.хСсЗхТе заключаются в контролируемом изменении состава при выращивании сложных приборных структур, высокой воспроизводимости процессов при увеличении степени автоматизации, реализации малой толщины контролируемого слоя, а также в получении поверхностей с гладким рельефом.

В настоящее время уже применяются приповерхностные варизонные слои с повышенным составом при выращивании гстероэпитаксиальных структур (ГЭС) Н£[_хСс1хТе для матриц инфракрасных фотодиодов. Варизонные слои позволяют улучшить пороговые характеристики детекторов путем снижения роли поверхностной рекомбинации, а также уменьшить последовательное сопротивление фотодиодов на основе Нб1-хСс1хТе[2].

Одной из важных технологических проблем разработки фотоприемников на основе Ь^Сс^.хТе МЛЭ является пассивация поверхности необходимая для исключения влияния токов поверхностной утечки, снижения вкладов процессов поверхностной и туннельной рекомбинации носителей заряда, уменьшения плотности поверхностных состояний на границе раздела диэлектрик-полупроводник.

Актуальность решения данной проблемы определяется важностью создания стабильных приборов оптоэлектроники на основе Щ1.хСс1хТе. Для этого необходимо определение параметров границы раздела диэлектрик-полупроводник из исследований электрофизических характеристик поверхностно-барьерных структур, а также разработка методик определения параметров границы раздела для многослойных приборных структур, содержащих варизонные слои и области с неоднородностями состава.

Цель работы - исследование электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Н§1.хС<1хТе МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом и определение параметров границ раздела варизонного Н2]_хСМхТс МЛЭ с различными диэлектрическими покрытиями.

Объектом исследований данной диссертационной работы являются гетероэпитаксиальные структуры 1%Сс1Те, выращенные методом молекулярно лучевой эпитаксии на подложках из ОаАэ в ИФП СО РАН г. Новосибирск в лаборатории технологии эпитаксии из молекулярных пучков соединений А2Вб.

Для согласования кристаллических решеток GaAs и HgCdTe, на подложке выращивались буферные слои ZnTe толщиной (0.05-0.1) мкм и CdTe толщиной (6.2-6.4) мкм. В процессе выращивания с обеих сторон эпитаксиальных пленок HgbxCdxTe (х=0.21-0.38) толщиной (4.1 - 12.4) мкм, создавались эпитаксиальные слои с переменным составом CdTe (широкозонные варизонные слои), а состав на поверхности достигал 0.58. Исследования проводились также на структурах с выращенными периодически расположенными тремя областями "барьерного типа" с составом х=0.71-0.94 и толщиной около 50 нм. Для создания МДП-структур на поверхность пленок Hgi-xCdxTe наносились различные диэлектрические покрытия: анодно-окисная пленка (АОП), двухслойный низкотемпературный диэлектрик Si02/ShN4, а также CdTe, CdTe/ZnTe, CdTe/ZnTe/SiCVSijN,!. Перед нанесением диэлектрических покрытий для части образцов производилось удаление варизонного слоя путем травления.

Научная новизна работы определяется следующими результатами.

1) впервые проведены систематические исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств МДП-структур на основе ГЭС Hgi.xCdxTe, выращенных методом МЛЭ, в широком диапазоне параметров Hgi_xCdxTe и условий измерения;

2) впервые предложены методики определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС Hgi.xCdxTe МЛЭ, учитывающие влияние на измеряемые характеристики приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом и сопротивления объема эпитаксиальной пленки;

3) впервые экспериментально исследованы закономерности формирования электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Hgi_xCdxTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом при различных параметрах варизонных слоев, а также с периодическими областями с резким изменением состава при различном расположении этих областей относительно границы раздела;

4) впервые определены основные параметры границы раздела ГЭС Hgj.xCdxTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом с различными диэлектрическими покрытиями (анодный оксид, Si02/Si3N4, выращенные in situ CdTe и CdTe/ZnTe).

5) разработана модель формирования емкостных характеристик МДП-структур на основе гетероэпитаксиалыюго п(р)-Hg,.xCdxTe МЛЭ (х=0.21-0.38) с учетом варизонных приповерхностных слоев с экспоненциальным распределением состава CdTe и последовательного сопротивления эпитаксиальной пленки адекватно описывающая экспериментальные электрофизические характеристики.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) Разработанные методики определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС Hgj.xCdxTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом могут использоваться для контроля параметров пассивирующих покрытий для различных приборов оптоэлектроники на основе ГЭС Hg,.xCdxTe МЛЭ.

2) Полученные данные об основных параметрах диэлектриков и границ раздела варизонного Hgi.xCdxTe МЛЭ с различными диэлектрическими покрытиями могут применяться для выбора оптимального пассивирующего покрытия матричных

фотоприемников инфракрасного диапазона на основе ГЭС Н§1-хСёхТс МЛО. Показано, что для пассивации фотоприемных элементов на основе ГЭС Г^1-хС(ЗхТе МЛЭ могут использоваться низкотемпературный двухслойный диэлектрик ЙЮз/^з^, а также выращенные ш .¡¡Ш в процессе эпитаксиального роста структуры слои С(1Те, в частности с дополнительными внешними подслоями.

3) Результаты исследований электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Щ].хСс1хТе МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом могут использоваться для управления характеристиками приборов электроники и оптоэлектроники.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) МДП-структуры на основе гетероэпитаксиальных пленок /2-Ь^[_хСс1хТе МЛЭ (х=0.21-0.23), содержащих приповерхностные варизонные слои толщиной (0.250.70) мкм с экспоненциальным распределением состава СсГГе от значения в рабочем однородном слое до состава 0.43-0.48 на границе раздела диэлектрик-полупроводник, нри температуре (78-100) К характеризуются но сравнению с аналогичными структурами без варизонных слоев увеличением в 1.2-2 раза глубины и ширины провала на низкочастотных ((1-200) кГц) зависимостях емкости от напряжения, а также отсутствием спада на зависимости фотоЭДС от напряжения в сильной инверсии, что связано с уменьшением скорости генерации неосновных носителей заряда в области пространственного заряда и подавлением процессов туннелирования через глубокие уровни.

2) Увеличение состава на границе раздела с диэлектриком от 0.34 до 0.49-0.58 при толщине приповерхностного варизонного слоя 1.6-1.8 мкм приводит к переходу вольт-фарадных характеристик МДП-структур на основе гетероэпитаксиальных структур Нс^СёДе МЛЭ (х=0.22) р-типа проводимости к высокочастотному виду на частотах, превышающих 10 кГц. а также к отсутствию спада на зависимости фотоЭДС от напряжения в сильной инверсии, что определяется увеличением дифференциального сопротивления области пространственного заряда и подавлением межзонной туннельной генерации при концентрации дырок до (1016-Ю'') см"3.

3) Создание в приповерхностном варизонном слое эпитаксиальной пленки п-^1_хС(]хТе МЛЭ (х=0.30-0.32) периодически расположенных областей "барьерного типа" с составом х=0.81-0.94 и толщиной около 50 нм приводит к снижению низкочастотной емкости в режиме обогащения на величину 10-15 пФ (при величине емкости диэлектрика около 50 пФ), уменьшению времени жизни неравновесных носителей заряда (от 31 мке до 15 мке) и постоянству температурной зависимости фотоЭДС в интервале (80-150)К, что обусловлено возникновением потенциальных барьеров для электронов и рекомбинационными процессами на границах областей с резкими неоднородностями по составу.

4) Нанесение в едином технологическом процессе выращивания полупроводниковой гетероэпитаксиальной структуры функциональных диэлектриков Сс1Те или С<Л"е/7пТе на поверхность «(рН^ихСс^Те МЛЭ (х=0.22-0.38) с приповерхностными варизонными слоями повышенного состава толщиной 0.25-0.70 мкм и составом на поверхности 0.42-0.50 обеспечивает следующие параметры созданных МДП-структур: плотности подвижного и фиксированного

зарядов не превышающие 9.0109 см"2 и 5.5-Ю10 см"2, соответственно, плотность поверхностных состояний не более 2.7- 10й эВ"'см"2 при Т=78К.

Достоверность полученных результатов подтверждается: корректностью методик, использованных при исследованиях электрофизических и фотоэлектрических свойств, сопоставлением результатов, полученных при помощи различных методик. Основные выводы получены в результате экспериментального исследования характеристик большого числа образцов. Полученные в работе сведения о свойствах МДП-структур на основе ГЭС Hgi.xCdxTe МЛЭ согласуются с результатами расчетов и известными результатами исследований других авторов. Результаты работы не противоречат современным представлениям о процессах в МДП-структурах на основе узкозонных полупроводников.

Личный вклад автора. При получении результатов данной работы автором внесен существенный вклад, состоящий в следующем: участие в постановке задач, в проведении экспериментов и численных расчетов; обработка и интерпретация результатов экспериментов и расчетов.

Связь с плановыми работами. Результаты диссертационной работы использовались при выполнении ряда НИР, в частности с ФГУП «НПО «Орион» (НИР «Исследование и разработка методов контроля электрофизических свойств приповерхностных слоев ГЭС КРТ МЛЭ методами CV-метрии», являющейся составной частью НИР «Разработка промышленной технологии выращивания гетероэпитаксиальных структур теллурида кадмия-ртути дырочного типа проводимости на оптически прозрачных подложках методом молекулярпо-лучевой эпитаксии», шифр «Прозрачность», выполняемой на основании государственного контракта с Минпромторгом России в рамках Федеральной целевой программы «Разработка, восстановление и организация производства стратегических, дефицитных и импортозамещающих материалов и малотоннажной химии для вооружения, военной и специальной техники на 20092011 годы и на период до 2015 года».), с ИФГ1 СО РАН (НИР «Исследование зонной диаграммы наноструктур и свойств границы раздела защитный диэлектрик-гетероэпитаксиальный полупроводник КРТ», проводимой на основании государственного контракта от 17 августа 2007 г. №02.523.12.3006 «Разработка базовой технологии полупроводниковых наноструктур для источников и приемников излучения систем оптического мониторинга») выполняемой в рамках ФЦП «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 20072012 г.», АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2009 г., Per. номер 2.1.2/6551 (НИР «Физические принципы создания фоточувствительных и светоизлучающих наногетероструктур КРТ МЛЭ»),

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на IX международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах (Кемерово - 2004 г.), IV-VI международных конференциях «Фундаментальные проблемы оптики» IV-VI международного оптического конгресса «Оптика - XXI век» (Санкт-Петербург - 2006, 2008, 2010 гг.), XI и XIV международных научно-технических конференциях «Высокие технологии в промышленности России», международном симпозиуме «Тонкие пленки в

электронике» (Москва - 2005, 2008 гг.), Российском совещании по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники «Фотоника-2008», (Новосибирск - 2008 г.), ГХ Российской конференции по физике полупроводников (Новосибирск-Томск - 2009 г.), E-MRS 2009 Fall Meeting (Warsaw - 2009 г.), 19-21 Международных конференциях но фотоэлектронике и приборам ночного видения (Москва - 2006,2008, 2010 г.г.), русско-немецком форуме «Nanophotonics and Nanomaterials» (Томск - 2010 г.), 1-3 Международных научно-нрактичсских конференциях«Актуальные проблемы радиофизики» (Томск - 2006, 2008, 2010 гг.).

Публикации. По материалам диссертационной работы получен один патент, опубликовано 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК, 8 статей в российских журналах и 16 тезисов докладов и материалов международных и российских конференций. Всего опубликовано 36 работ, которые приведены в списке литературы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, одного приложения и содержит 127 страниц машинописного текста, 141 рисунок, 23 таблицы, список используемой литературы из 172 наименований. Общий объем диссертации составляет - 240 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, формулируется цель и основные задачи исследований, отмечается научная новизна поставленной задачи, обосновываются достоверность и практическая ценность результатов, полученных в процессе проведенных исследований, излагаются основные положения, выносимые на защиту. Представлен краткий обзор содержания глав диссертации.

В первой главе проведен краткий обзор литературных источников но свойствам полупроводникового твердого раствора HgCdTe, приборам на его основе, свойствам различных диэлектрических покрытий, использующимся для пассивации поверхности HgCdTe, и результатам исследований границы раздела диэлектрик-полупроводник. Кратко описаны фундаментальные свойства материала HgCdTe, приведены основные электрические и оптические параметры, используемые при моделировании процессов в приборах онтоэлектроники на основе HgCdTe. При рассмотрении технологий получения материала, делается вывод о перспективности использования метода молекулярно-лучевой эпитаксии для выращивания высококачественного HgCdTe. При рассмотрении существующих типов детекторов проводится краткий обзор их характеристик и технологий создания, большое внимание уделяется различным диэлектрическим покрытиям, используемым для защиты поверхности приборов. Подавляющее большинство результатов исследования свойств границ раздела с различными покрытиями, представленных в литературе, получены на материале, выращенном объемными методами [2], и лишь в последние годы появились немногочисленные работы, которые посвящены исследованиям МДП-структур на основе варизонного HgCdTe МЛЭ [3,4]. В завершении главы представлен обзор результатов исследований электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе HgCdTe, рассматривается влияние различных факторов на

вольт-фарадные характеристики структур. По результатам литературного обзора в выводах к главе сформулированы цели и задачи исследований.

Во второй главе дано систематическое описание параметров исследованных образцов. Приводятся графики распределения состава по толщине эпитаксиальной пленки (рисунки 1 и 2). Описаны диэлектрические покрытия, использованные в качестве функциональных диэлектриков. В представленных таблицах приведены основные геометрические и электрические параметры гетероэпитаксиальных структур.

Затем проводится описание экспериментальных установок, предназначенных для проведения исследований электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Г^СсГГе МЛЭ. Описываются принципы действия данных установок и приводятся формулы для определения измеряемых емкости и проводимости при использовании параллельной схемы замещения. Также в данной главе предлагается методика исключения влияния сопротивления объема однородной эпитаксиальной пленки, которое оказывает значительное влияние на измеряемые методом полной

0,7

Р 0,6

■о

и

1 0.5

ВЭ

е °-4

о

О 0,3

X

0,9 0,8 I 0,7

и

н 0,5 о о

и

0,4 0,3

2 4 6 8 10

Толщина, мкм

У

6 7 8

Координата, мкм

Рис. I. Примеры распределения Рис. 2. Распределения составов в

состава по толщине эпш аксиальных приповерхностной области 1%1-хСс1хТе

пленок Н£!-хСс1хТе. Толщина по толщине эпитаксиальных пленок для

отсчитывается от границы с структур с периодическими областями

буферными слоями. "барьерного типа".

проводимости параметры МДП-структур на основе ГЭС Г^СсГГе МЛЭ на высоких частотах (200 кГц -1 МГц).

В третьей главе приводятся результаты расчета электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Г^С(1Те МЛЭ. Проведен расчет ВФХ МДП-структур на основе ЩС^е с учетом эффектов вырождения и непараболичности зон [1] при использовании современных аппроксимаций интегралов Ферми-Дирака [5]. Показано, что эффекты вырождения и непараболичности зон приводят к уменьшению емкости в режиме обогащения для п-ЩСсГГе (в режиме сильной инверсии для р-1^Сс!Те), а для остальных режимов существенного влияния этих эффектов на ВФХ МДП-структур не оказывается.

Для изучения влияния на электрофизические характеристики МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом было проведено численное моделирование зависимостей потенциала от напряжения, а также расчет низкочастотных и высокочастотных идеальных ВФХ путем численного решения уравнения Пуассона при линейном и экспоненциатыюм распределении состава в варизонном слое. Показано, что для структур с приповерхностными варизонными слоями поверхностный потенциал в сильной инверсии выше, чем для однородного HgCdTe, и зависит от толщины варизонного слоя.

Установлено, что при включении варизонного слоя с повышенным составом увеличивается глубина и ширина провала на низкочастотных ВФХ (рисунок 3, кривые 1, 3), что связано с изменением характера генерации неосновных носителей заряда в приповерхностном варизонном слое. Данное поведение ВФХ хорошо согласуется с проведенными численными расчетами, учитывающими наличие приповерхностных варизонных слоев (рисунок 3, кривые 2, 4).

Для изучения влияния на электрофизические параметры МДП-структур продольного сопротивления объема эпитаксиальной пленки проведен расчет при помощи метода эквивалентных схем зависимостей измеряемых дифференциальных емкости и сопротивления МДП-структуры от элементов, характеризующих область пространственного заряда (ОПЗ), при различных частотах и различных величинах сопротивления объема эпитаксиального слоя. Установлено, что сопротивление объема эпитаксиального слоя (при его значениях более 100 Ом) существенно влияет на измеряемые характеристики МДП-структуры при использовании параллельной схемы замещения, что проявляется, например, в уменьшении емкости МДП-структуры в обогащении с ростом частоты. Теоретически предсказано уменьшение емкости в обогащении при больших значениях сопротивлениях объема рабочего слоя и больших емкостях диэлектрика. Показано, что для расчета дифференциального сопротивления ОПЗ (Rom) из экспериментальных данных необходим учет влияния сопротивления объема эпитаксиальной пленки.

Так как на низких частотах модуль фотоЭДС пропорционален дифференциальному сопротивлению ОПЗ (Rom) [1], поэтому проведен анатиз основных механизмов генерации неосновных носителей заряда в ОПЗ МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ при разных температурах. При расчете полного темнового тока, определяющего Rom, учитывались составляющие, связанные с межзонным туннелированием, туннелированием через глубокие уровни и с диффузией носителей заряда. При этом рассматривачись следующие механизмы рекомбинации: Оже-рекомбииация, туннелирование и рекомбинация через центры Шокли-Рида

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований влияния приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом на электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ. Показано, что в случае наличия приповерхностного варизонного слоя с экспоненциальным распределением состава от состава рабочего слоя до состава 0.43-0.48 на поверхности при толщине варизонного слоя 0.25-0.70 мкм глубина и ширина провала на низкочастотной ВФХ МДП-структуры

на основе п(р)-\^\.хСА^о, МЛЭ (х=0.21-0.23) увеличивается не менее чем в 1.2 раза (рисунок 4). К увеличению глубины и ширины провала на ВФХ при наличии варизонных слоев приводит изменение характера генерации неосновных носителей в приповерхностной варизонной области полупроводника. Кроме того, для МДП-структур на основе л(р)-Н5]_хС<ЗхТе с приповерхностными варизонными слоями для диэлектриков типа АОП и 8Ю2/81зЫ4 характерно увеличение гистерезиса прямого и обратного хода ВФХ по сравнению с однородными структурами.

При исследовании МДП-структур на основе гетероэпитаксиальных структур Н£1_хСс1хТе МЛЭ (хЮ.22) р-типа проводимости было установлено, что увеличение состава на границе раздела с диэлектриком от 0.34 до 0.49-0.58 при толщине приповерхностного варизонного слоя 1.6-1.8 мкм приводит к переходу ВФХ к высокочастотному виду на частотах, превышающих 10 кГц.

80 75 70-

£ 65-1 о

§ «о

И 5550

п =10 см"'

-4-3-2-101234

Напряжение, В

70

© 65 С

.а 60

н

8 55 И

45

-1 0 I

Напряжение, В

Рис. 3. Экспериментальные (1,3) и идеальные (2,4) низкочастотные ВФХ МДП-структур на основе п-Hgo.78Cdo.22Te/SiO2/Si3N4 (п0=Ю16 см"3) с варизонным слоем (1,2) и без варизонного слоя (3,4).

Рис. 4. ВФХ МДП-структур п-Н&.77Сс1о ззТе/ЗЮг^з^ (по=3.7*1014 см'3) без варизонного (кривые 3, 2) и с варизонным слоем (кривые 3, 4) на частоте 10 кГц, прямые (1, 3) и обратные развертки (2, 4) по напряжению.

Исследования фотоЭДС, проведенные при засветке со стороны подложки МДП-структур на основе эпитаксиальной пленки л-^^Сс^Те (х=0.21-0.23), позволили установить, что вид зависимостей фотоЭДС от напряжения смещения, зависит от наличия приповерхностных варизонных слоев. В случае отсутствия варизонного слоя происходит снижение уровня фотоэдс с ростом напряжения в области сильной инверсии, а при наличии широкозонного варизонного слоя, снижения уровня сигнала фотоэдс не происходит и фотоЭДС в сильной инверсии имеет "классический" вид с выходом на насыщение (рисунок 5). Это объясняется тем, что наличие приповерхностных варизонных слоев в структурах приводит к подавлению туннелирования носителей заряда через глубокие уровни, которое снижает дифференциальное сопротивление ОПЗ в сильной инверсии, приводя к понижению уровня фотоЭДС.

При проведении исследований фотоЭДС МДП-структур на основе р-^1.хС<1хТе (х=0.21-0.23) оказалось, что для большинства структур типичен классический вид

полевой зависимости фотоЭДС независимо от наличия приповерхностного широкозонного слоя. Это свидетельствует о том, что в таких структурах дифференциальное сопротивление ОПЗ не ограничено туннелированием через глубокие уровни. Однако для высоких концентраций дырок (>5><1015 см"3) возможен спад фотоЭДС в сильной инверсии из-за межзонного туннелирования. В результате экспериментальных исследований показано, что увеличение состава на границе раздела с диэлектриком от 0.34 до 0.49-0.58 при толщине приповерхностного варизонного слоя 1.6-1.8 мкм приводит к отсутствию спада на зависимости фотоЭДС от напряжения в сильной инверсии при концентрации дырок до (1016 - 10'7) см"3. Это означает, что наличие припоиерхностных варизонных слоев на границе раздела эпитаксиальной пленки />Щ1.хСс1хТе (х=0.21-0.23) с диэлектрическим покрытием приводит к подавлению межзонной туннельной генерации в режиме сильной инверсии.

Исследования зависимостей фотоЭДС от частоты модуляции интенсивности излучения позволило установить связь частоты среза (частоты, при которой фотоЭДС составляет 0.707 от низкочастотного значения) с исходными данными по времени жизни неосновных носителей, полученными при помощи бесконтактного СВЧ метода Установлено, что эффективное время жизни неравновесных носителей заряда в ОПЗ для МДП-структур на основе 1^С<Ле с х==0.20 с варизонными слоями, оказывается большим, чем в случае отсутствия варизонных слоев. Этот факт говорит о том, что наличие встроенного электрического поля, образованного варизонными слоями, приводит к уменьшению влияния поверхностной рекомбинации на эффективное время жизни носителей заряда в ОПЗ в сильной инверсии.

Были проведены измерения температурных зависимостей фотоэде для МДП-структур «(¿>)-^С£1Те с двухслойным диэлектриком 5102/813К4. Для МДП-структур на основе гетероэпитаксиального /¡-1^1_хСс1хТе МЛЭ (х=0.21-0.23) без приповерхностного варизонного слоев типично увеличение фотоЭДС в сильной инверсии при нагреве структуры от 78 К до 100 К, что связано с уменьшением роли туннельной рекомбинации через глубокие уровни при увеличении ширины запрещенной зоны ^Сс1Те (рисунок 6, кривая 3). Увеличения фотоЭДС при нагреве от 78 К до 100 К не наблюдается для МДП-структур на основе ¿>-Н»1_хС<1хТе МЛЭ (рисунок 6, кривые 4,5), а также для МДП-структур на основе /;-1-^|.хСс1хТе с варизонным слоем (рисунок 6, кривая 1). Высокотемпературный спад фотоЭДС обусловлен ростом роли Оже-рекомбинации.

Проведены исследования влияния периодически расположенных областей с резко повышенным составом (состав увеличивался от х=0.32 до 0.71-0.91) толщиной 48-54 нм (рисунок 2) на характеристики МДП-структур на основе п-Н^1-хСс!хТе (х=0.29-0.31) при различном положении этих областей относительно границы раздела ^1-хС<1хТе - диэлектрик. Установлено, что при расположении барьерных областей в варизонном слое таких структур, ВФХ измеренные на частотах до 10 кГц, обладали меньшей емкостью в области обогащения по сравнению с емкостью в сильной инверсии (рисунок 7). Данное поведение ВФХ свидетельствует о том, что группа слоев с увеличенным составом х, расположенных в варизонном слое Ь^1-хСс1хТе, представляет собой барьер для основных носителей заряда - электронов. За счет существования этого барьера

происходит эффективное увеличение толщины диэлектрика для основных носителей заряда, в результате чего и наблюдается снижение уровня емкости в обогащении.

Установлено, что наличие областей барьерного типа в варизонном слое приводит к уменьшению эффективного времени жизни неравновесных носителей заряда от 31 мкс до 15 мкс и постоянству фотоЭДС в диапазоне температур (80-150)К, что обусловлено рекомбинационными процессами на границах областей с резкими неоднородностями по составу.

© 100

-2,5 -2,0 -1,5

Напряжение, В

Рис. 5. Полевые зависимости фотоЭДС МДП-структур п-Hgo.77Cdo.23Te (п0=3.7х1014) с АОП нанесенной из источника КОП (кривые 1,2) и аммиачного источника (кривые 3,4), без варизонного (2,4) и с варизонным слоем (1,3).

8 9 10 И 12 13

1000Я, К'1

Рис. 6. Зависимости фотоЭДС от обратной температуры для МДП-структур на основе п-Н& 78 Сс^гТе с варизонным слоем (кривая 1) и без варизонного слоя (2- в максимуме фотоэдс, 3 - сильная инверсия), на основе p-Hgo.78Cdo.22Te с варизонным слоем(4) и без варизонного слоя(5)

В пятой главе приведены результаты исследований свойств границ раздела варизонного HgCdTe с различными пассивирующими покрытиями. В начале главы приводятся результаты экспериментального исследования влияния нанесения различных диэлектрических покрытий на вид ВФХ МДП-структур на основе п- и /М^.хСёх'Ге (х=0.21-0.31) с варизонными слоями.

При исследовании структур, в качестве диэлектрического покрытия которых была использована АОП, было выяснено, что при первом измерении в оксидной пленке происходит значительное накопление положительного заряда, который имеет большое время релаксации и приводит к сдвигу ВФХ вдоль оси напряжений. Проведение исследований структур, пассивированных низкотемпературным двухслойным диэлектриком вЮг^зЫ,), показало малое, по сравнению с АОП, напряжение плоских зон, которое не зависит от предварительной подачи и времени выдержки напряжения смещения на структуре. В случае наличия варизонного слоя для МДП-структур с данным типом диэлектриков, происходит увеличение гистерезиса прямого и обратного хода развертки ВФХ по напряжению. Характер гистерезиса зависит от типа проводимости полупроводниковой пленки и нанесенного диэлектрика. Дня структур с анодным оксидом типичен гистерезис ВФХ, связанный со смещением

подвижного заряда в диэлектрике, для двухслойного диэлектрика Si02/Si3N4, нанесенного на л-HgCdTe, характерен гистерезис инжекциониого типа, связанный с захватом электронов на состояния вблизи границы раздела при положительных напряжениях и выбросом электронов из этих состояний при отрицательных напряжениях.

При исследовании МДП-структур с нанесенными in situ слоями CdTe и CdTe/ZnTe в качестве защитных покрытий выяснилось, что для данных диэлектрических покрытий характерен малый гистерезис прямой и обратной развертки по напряжению и небольшое напряжение плоских зон (рисунок 8). На основании результатов исследования можно заключить, что нанесение in situ слоев CdTe и CdTe/ZnTe в качестве защитного покрытия приводит к формированию качественной границы раздела с малыми плотностями фиксированного заряда и практически отсутствующим подвижным зарядом.

.омпз"^

v; и

4 "Щ

t^QОйа^ацооооооооооозооО*^

ювеМвев-аовооооооой«

-3-2-10123

Напряжение, В

-1,0 -О,5 0,0 0,5 1,0

Напряжение, В

Рис. 7. ВФХ для МДП-структуры на Рис. 8. ВФХ МДП-структур п-

основе n-Hgo.vCdojTe/SiCVSisHi Hgo^Cd^Te (по=8,7Т013) с CdTe

(rio=l,9-1014) с группой слоев измеренные на частотах 2 кГц (кривая

повышенного содержания CdTe, 1), 10 кГц (2), 200 кГц (3), 1 МГц (4)

расположенной в варизонном слое, при прямых и обратных направлениях

Частоты сигнала: 2 кГц (кривая 1); 50 развертки по напряжению. кГц (2); 200 кГц (3); 1 МГц (4). Прямые (заполненные фигуры) и обратные (полые фигуры) направления разверток.

Выводы, сделанные из сравнительного анализа вида ВФХ для МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом для различных диэлектрических покрытий, подтверждаются результатами определения параметров границ раздела диэлектрик-полупроводник. Согласно полученным данным для МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ выращенным in situ CdTe, плотность подвижного заряда, не превышает 9.0-109 см"2, что меньше чем для АОП и для двухслойного низкотемпературного диэлектрика SiCb/SijN^ для которых плотности подвижного заряда составляют величины не менее 3.2-1011 см"2 и 3-Ю10 см"2, соответственно. Плотность фиксированного заряда для МДП-структур, пассивированных слоями CdTe, составляет величину (2.5-5.5)-Ю10 см"2, что в среднем ниже, чем значения

для Si02/Si-,N4 и значительно ниже плотности фиксированного заряда для структур с АОП, которая достигает величины 1.3-1012 см"2. Плотность поверхностных состояний для МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ, пассивированных выращенными in situ слоями CdTe, составляет величину не более 2.7-10" эВ*'см"2 при Т=78К.

В заключении диссертационной работы сформулированы следующие основные результаты, полученные в ходе проведения исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1) Экспериментальные исследования электрофизических характеристик МДП-структур на основе однородного по составу ГЭС nf^-Hg^CdjTe (х=0.21-0.23, х=0.29-0.38) МЛЭ показали, что при температурах 77-100К доминирующим механизмом генерации неосновных носителей в режиме сильной инверсии для МДП-структур на основе /z-Hgi.xCdxTe (х=0.21-0.23) МЛЭ является туннелирование через глубокие уровни, а для МДП-структур на основе p-Hgi-xCdxTe (х=0.22) важную роль играют процессы межзонного туннелирования при концентрации дырок, превышающей 10'6 см"3. Высокотемпературный спад дифференциального сопротивления ОПЗ связан с диффузией неосновных носителей из квазинейтрального объема к поверхности при повышении роли межзонной Оже - рекомбинации.

2) Исследования фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе однородного по составу ГЭС IIgi_xCdxTe МЛЭ показали, что зависимости фотоЭДС от напряжения для МДП-структур на основе ГЭС /2-Hgi.xCdxTe (х=0.21-0.23) МЛЭ имеют резко выраженный максимум в начале инверсии. Последующий спад зависимости фотоЭДС от напряжения связан с увеличением скорости туннельной генерации неосновных носителей через глубокие уровни в сильной инверсии. Зависимости фотоЭДС от напряжения для МДП-структур на основе более широкозонного ГЭС n-HgKxCdxTe (х>0.3) МЛЭ обычно имеют вид, близкий к «классическому»: фотоЭДС возрастает в режимах обеднения и слабой инверсии, а в режиме сильной инверсии постоянна и максимальна. Для части МДП-структур на основе ГЭС p-Hg].xCdxTe (х=0.22) МЛЭ наблюдалась значительная компонента фотоЭДС в обогащении, возможной причиной которой являются неоднородности по темновому сопротивлению из-за подлегирующего действия электрически активных дефектов.

3) Показано, что существенное влияние на измеряемую емкость и проводимость МДП-структур на основе ГЭС Hg!.xCdxTe МЛЭ оказывает сопротивления объема однородной эпитаксиальной пленки. Обнаружен эффект спада емкости в обогащении при увеличении напряжения смещения на ВФХ МДП-структур на основе ГЭС n-Hgo.78Cdo ^Те МЛЭ с имеющим большую емкость анодным оксидом в качестве диэлектрика из-за влияния сопротивления объема эпитаксиальной пленки. Предложена методика обработки экспериментальных данных, позволяющая исключить влияние сопротивления объема эпитаксиальной пленки на измеряемые электрофизические характеристики.

4) Экспериментально показано, что создание приповерхностного варизонного слоя с повышенным составом приводит к изменению низкочастотной ВФХ

МДП-структур на основе ГЭС НсьхСс^Те МЛЭ: емкость в минимуме ВФХ принимает меньшие значения, а провал емкости становится более широким. Установлено, что для МДП-структур на основе ГЭС ^].хС<1хТе МЛЭ с диэлектриками типа АОП или 8Ю2/5'1з№| создание варизонного слоя вызывает увеличение гистерезиса ВФХ, что связано с увеличением плотности подвижного заряда в диэлектрике.

5) В результате численного решения уравнения Пуассона для неоднородного по составу ГЭС ^1_хСёхТе МЛЭ проведен расчет зависимостей потенциала от напряжения и ВФХ МДП-структур на основе ГЭС Н^>]_хС(1хТе МЛЭ с приповерхностным варизонным слоем. Расчеты проводились для линейного и экспоненциального профилей состава с величиной состава 0.43-0.48 на поверхности при толщине варизонного слоя 0.2-0.5 мкм. Показано, что наличие варизонного слоя приводит к более глубокому и широкому провалу емкости на НЧ ВФХ, что связано с изменением условий генерации неосновных носителей заряда из-за уменьшения собственной концентрации в приповерхностном варизонном слое. Влияние наличия варизонного слоя на высокочастотной ВФХ проявляется в уменьшении емкости МДП-структуры в режиме сильной инверсии.

6) Установлено, что создание приповерхностного варизонного слоя существенно изменяет фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС и-1^1.хСс1хТе (х=0.21-0.23) МЛЭ, что связано с подавлением туннельной генерации через глубокие уровни в ОГО. Создание варизонного слоя также уменьшает частоту среза на зависимости фотоЭДС от частоты, что связано с увеличением дифференциального сопротивления ОПЗ.

7) Экспериментально обнаружено появление максимумов на ВФХ в режиме обеднения при освещении структур инфракрасным излучением (1=0.94 мкм) для МДП-структур на основе однородного по составу и-Н£1_хС<1хТе (х=0.21-0.23), а также для МДП-структур на основе варизонного /?-Н§1_хС(ЗхТе большего состава (х=0.34). Показано, что данные максимумы связаны с процессами перезарядки емкости глубоких уровней в П^1|.хС<ЗхТе МЛЭ при подсветке инфракрасным излучением.

8) Экспериментальные исследования характеристик МДП-структур на основе варизонного р-^о.?8Сс1о 22Те МЛЭ с различным составом на поверхности позволили установить, что при увеличении состава на поверхности от 0.34 до 0.49-0.58 при толщине варизонного слоя (1.6-1.8) мкм, наблюдается увеличение дифференциального сопротивления области пространственного заряда, что проявляется в переходе ВФХ, измеренной на частоте 10 кГц, к высокочастотному виду, также происходит подавление межзонной туннельной рекомбинации, что следует из перехода зависимости фотоЭДС к классическому виду.

9) Экспериментально исследовано влияние областей с периодическими резкими неоднородностями по составу толщиной 48-54 нм на электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе варизонного л-1^1-хСс!хТе МЛЭ (х=0.29-0.31), при различном расположении этих областей относительно границы раздела с диэлектриком. Показано, что наибольшее влияние на электрофизические и фотоэлектрические характеристики оказывают

резкие неоднородности по составу, расположенные непосредственно вблизи границы раздела диэлектрик - полупроводник. Это влияние заключается в увеличение эффективной толщины диэлектрика, что может' быть вызвано тем, что области повышенного состава образуют потенциальные барьеры для электронов, а также в уменьшении времени жизни неравновесных носителей, что может быть связано с рекомбинацией на границах областей с резким изменением состава.

10)Предложена физическая модель формирования электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС гс(р)-Г^1.хС(1хТе МЛЭ (х=0.21-0.38) с учетом варизонных приповерхностных слоев с экспоненциальным распределения состава СсГГе и наличием последовательного сопротивления рабочего однородного слоя эпитаксиалыюй структуры в диапазоне частот (103-106) Гц, которая адекватно описывает экспериментальные характеристики.

11)Предложены методики определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС ^1.„С<1хТе МЛЭ с приповерхностным варизонным слоем повышенного состава. Показано, что при определении плотности поверхностных состояний в МДП-структурах на основе варизонного ГЭС Г^1_хСс1хТе МЛЭ необходим учет наличия варизонного слоя, а также влияния сопротивления объема эпитаксиалыюй пленки и эффектов вырождения и непараболичности зон.

12) Экспериментально показано, что нанесение в качестве пассивирующего покрытия ЛОП приводит к появлению большего положительного фиксированного заряда 1.3><1012 см"2. Плотность подвижного заряда составляет величину около 3.2x1011 см"2, а плотности поверхностных состояний вблизи середины запрещенной зоны примерно 1.6x10й эВ"'-см"2. В данном случае, появление положительного фиксированного заряда связано с наличием вакансий кислорода в анодно-окисной пленке. Для данного диэлектрического покрытия типична одинаковая разность хода прямой и обратной развертки вольт-фарадных характеристик для режимов обогащения - обеднения и слабой инверсии приповерхностной области полупроводника. Этот тип гистерезиса может быть связан со смещением подвижного заряда в диэлектрике под действием напряжения смещения.

13)При нанесении в качестве диэлектрика вЮг/Б"^^ на поверхность варизонного Н^СсГГе, имеет место гистерезис прямого и обратного хода развертки по напряжению на ВФХ. Наблюдаемый вид гистерезиса, может быть связан с захватом электронов на состояния в приграничной области диэлектрика для режимов обогащения и обеднения с последующим выбросом из состояний в диэлектрике обратно в полупроводник в режиме инверсии. Фиксированный заряд в данном диэлектрике зависит от технологии его нанесения, и может достигать величины 1.3x10й см'2. Минимальная плотность подвижного заряда для структур без варизонного слоя, определенного вблизи напряжения плоских зон, составляет 3.2хЮ10 см'2, а плотности поверхностных состояний не превышает величину 1.2x10м эВ"'-см"2.

14) В процессе исследования влияния различных видов диэлектриков на свойства границ раздела Н§С£ГГе/защитный диэлектрик установлено, что используемый

в качестве защитного диэлектрика слой CdTe, толщиной 0.2 мкм, нанесенный in situ на поверхность варизонного HgCdTe, дает качественную границу раздела с плотностью поверхностных состояний не более 2.7-1011 эВ"'см"2. Минимальное значение фиксированного заряда составляет 5.5-10'° см"2, а плотность подвижного заряда не превышает величину порядка 9 .ОТО9 см"2.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

Патент Российской Федерации:

1. Пат. 2396635 Российская Федерация, МПКН01 L 31/101. Фоточувствительная к инфракрасному излучению структура и способ его изготовления / Войцеховский А. В., Несмелое С. Н., Дзядух С. М, Сидоров 10. Г., Дворецкий С. А., Михайлов Н. П., Варавин В. С., Якушев М. В., Васильев В. В.; заявители и патентообладатели ТГУ, ИФП СО РАН. - № 2009130692/28 ; заявл. 11.08.09 ; опубл. 10.08.10, Бюл. № 22. - 2 с.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Войцеховский А. В. Влияние сопротивления объема эпитаксиальной пленки на вольт-фарадные характеристики МДП-структур IigCdTe/АОП и HgCdTe/Si02/Si3N4 / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелое, С. М. Дзядух // Известия ВУЗов. Физика. - 2005. - № 6. - С. 31 -37.

2. Войцеховский А. В. Фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе варизонного n-HgCdTe (х=0,21-0,23) / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух, В. С. Варавин, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, 10. Г. Сидоров, В. В. Васильев, Т. И. Захарьяш, Ю. П. Машуков // Известия ВУЗов. Физика. - 2006. - № 10. - С. 70-80.

3. Войцеховский А. В. Электрофизические и фотоэлектрические свойства МДП-структур на основе варизонного КРТ МЛЭ / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух, В. С. Варавин, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, Ю. Г. Сидоров, В. В. Васильев, Т. И. Захарьяш, Ю. П. Машуков // Прикладная физика. - 2007. - № 2. - С. 100-106.

4. Войцеховский А. В. Свойства МДП-структур на основе HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух // Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. -2007.-№3.-С. 31-36.

5. Войцеховский А. В. Исследование границ раздела HgCdTe/АОП и HgCdTe/Si02-Si3N4 / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух, В. С. Варавин, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, Ю. Г. Сидоров, В. В. Васильев, Т. И. Захарьяш, Ю. П. Машуков // Прикладная физика. - 2008. - № 4. - С. 110115.

6. Войцеховский А. В. Свойства МДП структур на основе варизонного HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух, В. С. Варавин, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, Ю. Г. Сидоров, В. В. Васильев // Физика и техника полупроводников. - 2008. — Т. 42,№ 11.-С. 1327-1332.

7. Войцеховский А. В. Исследование методами проводимости и фотоЭДС МДП-структур на основе варизонного гетероэпитаксиалыюго HgCdTe, выращенного

методом молекулярно-лучевой эиитаксии / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелое, С. М. Дзядух II Известия ВУЗов. Физика. - 2009. -№ 10. - С. 3-18.

8. Войцеховский А. В. Электрофизические характеристики МДП-структур на основе варизонного HgCdTe МЛЭ с выращенными in situ CdTe в качестве диэлектрика / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелое, С. М. Дзядух, В. С. Варавин, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, Ю. Г. Сидоров, В. В. Васильев, М. В. Якушев // Известия ВУЗов. Физика. - 2010. - № 2. - С. 40-45.

9. Войцеховский А. В. Фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе материала кадмий-ртуть-теллур, полученного методом молекулярно-лучевой эпитаксии / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелое, С. М. Дзядух, В. В. Васильев, В. С. Варавин, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, Ю. Г. Сидоров, Ю. П. Машуков, М. В. Якушев // Прикладная физика. - 2010. - № 3. - С. 119123.

10. Voitsekhovskii А. V. Influence of near-surface graded-gap layers on electrical characteristics of MIS-structures based on MBE grown HgCdTe / A. V. Voitsekhovskii, S. N. Nesmelov, S. M. Dzyadukh, V. S. Varavin, S. A. Dvoretskii, N. N. Mikhailov, Yu. G. Sidorov, M. V. Yakushev II Opto-electronics review. -2010.-№18(3).-P. 259-262.

11. Voitsekhovskii A. V. Capacitance-voltage characteristics of MIS-structures on the basis of graded-band MBE Hgi_xCdxTe at passivation by epitaxially grown in situ CdTe / A. V. Voitsekhovskii, S. N. Nesmelov, S. M. Dzyadukh, V. S. Varavin, S. A. Dvoretskii, N. N. Mikhailov, Yu. G. Sidorov, M. V. Yakushev // Opto-electronics review. - 2010. - № 18 (3). - P. 263-266.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Войцеховский А. В. Фотоэлектрические МДП-структуры из узкозоных полупроводников / А. В. Войцеховский, Давыдов В. Н. - Томск : Радио и связь, Томский отдел, 1990. - 327 с.

2. Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона / В. Н. Овсюк [и др.]. - Новосибирск: Наука, 2001. - 376 с.

3. Овсюк В. Н. Исследование вольт-фарадных характеристик МДП-структур на основе МЛЭ HgCdTe п- и р-типа I В. Н. Овсюк, А. В. Ярцев // Прикладная физика. - 2007. -№ 5. - С. 80-83.

4. Фоточувствительные свойства структур ZnTc/CdTc/HgCdTe / А. А. Гузев [и др.] //Прикладная физика. - 2009. - № 2. - С. 92-96.

5. Van Halen P. Accurate, short series approximations to Fermi-Dirac integrals of order -1/2, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2, 3, and 7/2 / Halen P. Van, D. L. Pulfrey // J. Appl. Phys. -1985. - Vol. 57, № 12. - P. 5271-5274.

Тираж 120 экз. Отпечатано в ООО «Позитив-НБ» 634050 г. Томск, пр. Ленина 34а

ВВЕДЕНИЕ.

1. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ МДП-СТРУКТУР НА ОСНОВЕ HgCdTe.

1.1 Фундаментальные свойства HgCdTe.

1.2 Методы получения HgCdTe.

1.3 Детекторы на основе HgCdTe.

1.4 Пассивация детекторов на основе HgCdTe.

1.5 Электрические характеристики МДП-структур на основе HgCdTe. 43 2 ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1 Образцы.

2.2 Экспериментальные установки.

2.3 Методики измерения электрических характеристик.

2.4 Расчет элементов эквивалентной схемы полупроводника из измеряемых величин емкости и проводимости МДП-структуры с учетом сопротивления объема.

3. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МДП-СТРУКТУР^

НА ОСНОВЕ ГЭС МЛЭ HgCdTe.

3.1. Расчет ВФХ с учетом вырождения и непараболичности.

3.2 Расчет вольт-фарадных характеристик МДП-структур на основе HgCdTe с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом.

3.3 Анализ влияния сопротивления объема эпитаксиальной пленки полупроводника на измеряемые методом полной проводимости параметры МДП-структуры.

3.4 Расчет компонент темпового тока неосновных носителей в инверсии

4. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МДП-СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНОГО HgCdTe МЛЭ С НЕОДНОРОДНЫМ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ СОСТАВА.

4.1. Влияние приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом на электрофизические характеристики МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ.

4.1.1. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе n-HgCdTe МЛЭ при х=0.21-0.23.

4.1.2. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе n-HgCdTe МЛЭ при х=0.29-0.38.

4.1.3. Вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе p-HgCdTe МЛЭ при х=0.22 и 0.30.

4.1.4. Влияние подсветки на вольт-фарадные характеристики МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ.

4.2 Влияние приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом на фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ.

4.2.1 Зависимости фотоЭДС от напряжения смещения.

4.2.2. Зависимости фотоЭДС от частоты модуляции интенсивности светового потока.

4.2.3. Зависимости фотоЭДС от температуры.

4.3 Электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур с неоднородными распределениями состава по толщине эпитаксиальной пленки.

4.3.1. МДП-структуры на основе p-HgCdTe (х=0.22) с различными профилями состава в варизонном слое.

4.3.2. МДП-структуры на основе n-HgCdTe (х=0.29-0.31) с периодически расположенными областями с резко повышенным составом.

5. СВОЙСТВА ГРАНИЦ РАЗДЕЛА ВАРИЗОННОГО HgCdTe С

РАЗЛИЧНЫМИ ПАССИВИРУЮЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ.

5.1. Особенности вольт-фарадных характеристик МДП-структур на основе ГЭС HgCdTe МЛЭ с различными диэлектриками.

5.2 Методики определения параметров границ раздела.

5.3. Результаты расчета параметров границ раздела.

Выводы.

В настоящее время Н£хСс11.хТе является основным материалом для создания высокочувствительных инфракрасных матриц фотодиодов и фоторезисторов для спектральных диапазонов окон прозрачности атмосферы 3-5 и 8-12 мкм. Структуры на основе 1^хСс11хТе перспективны для создания целого ряда приборов электроники и фотоники: лавинных фотодиодов, лазерных диодов, поверхностно-излучающих лазеров, фотодетекторов на основе поверхностно-барьерных структур, включая монолитные многоэлементные приборы [1]. Благодаря своим фундаментальным свойствам ЩхСс11хТе может использоваться для создания многоцветных фотоприемников, а также детекторов, действующих как в ближней инфракрасной области (1-3 мкм) [2], так и в дальней инфракрасной области (> 20 мкм) [3]. Долгое время не удавалось использовать потенциальные преимущества данного материала при создании новых типов приборов электроники и фотоники из-за серьезных технологических проблем, присущих материалу, полученному объемными методами, для которого типична неоднородность, нестабильность свойств, невысокая воспроизводимость параметров структур [4].

Метод молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) 1^1хСс1хТе наряду с широко распространенным методом жидкофазной эпитаксии предоставляет новые возможности создания монолитных вариантов фотоприемных устройств, которые включают в себя систему обработки сигнала, а также новых классов приборов (двухцветных, многоцветных, лазерных структур) на основе Н§1хСс1хТе. Преимущества молекулярно-лучевой эпитаксии 1^хСс1хТе заключаются в возможностях контролируемого изменения состава при выращивании сложных приборных структур, высокой воспроизводимости процессов при увеличении степени автоматизации, малой толщине контролируемого слоя (порядка одного монослоя), возможностях получения поверхностей с гладким рельефом, более низкой температуре подложки при выращивании [5].

В настоящее время уже распространенно создание структур с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом при выращивании материала Н^1хСс1хТе для матриц инфракрасных фотодиодов. Варизонные слои позволяют улучшить пороговые характеристики (например, обнаружительную способность) детекторов путем снижения роли поверхностной рекомбинации и туннельной генерации, а также уменьшить последовательное сопротивление фотодиодов на основе ^!хСс1хТе [5].

Актуальность исследуемой проблемы определяется необходимостью пассивации поверхности приборов оптоэлектроники на основе Н^1хСс1хТе (фотоприемных и светоизлучающих структур для различных спектральных диапазонов). Новые типы приборов на основе эпитаксиального варизонного Н^СсГГе нуждаются в пассивации поверхности [6, 7], для чего необходимо определение параметров границы раздела Ь^1хСс1хТе с различными диэлектриками из исследований электрофизических характеристик поверхностно-барьерных структур. Но в настоящее время не имеется разработанных моделей формирования электрических характеристик МДП-структур на основе варизонного ^!хСс1хТе, а опубликованные недавно результаты экспериментальных исследований свойств МДП-структур на основе МЛЭ ^1хС<ЗхТе с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом не носят систематического характера, и не дают полной картины функционирования таких структур [8, 9]. Использование гетероэпитаксиальных (ГЭС) варизонных структур с оптимизированным распределением состава предоставляет также возможности создания монолитных сенсоров на основе ^СсГГе [10], в том числе на основе поверхностно-барьерных структур [11].

В настоящее время отсутствуют данные о свойствах границ раздела варизонного гетероэпитаксиального ^1хСс1хТе, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии (ГЭС Щ1хСс1хТе МЛЭ), с различными диэлектрическими покрытиями, а также не разработаны методики определения свойств пассивирующих покрытий при помощи измерений электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе варизонного МЛЭ ^1хСёхТе. Следовательно, не выбраны оптимальные пассивирующие покрытия для различных типов приборов на основе варизонного МЛЭ Н§1хСс1хТе.

Цель настоящей работы - исследование электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Ь^]хС<1хТе МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями повышенного состава и определение параметров границ раздела варизонного Ь^1хСс1хТе МЛЭ с различными пассивирующими диэлектрическими покрытиями.

Объектом исследований данной диссертационной работы являются гетероэпитаксиальные структуры Н^СсГГе, выращенные методом молекулярно лучевой эпитаксии на подложках из ваАэ в ИФП СО РАН г. Новосибирск в лаборатории технологии эпитаксии из молекулярных пучков соединений А2Вб- Для согласования кристаллических решеток ваАз и ^Сс1Те, на подложке выращивались буферные слои ZnTe толщиной (0.05-0.1) мкм и СсГГе толщиной (6.2-6.4) мкм. В процессе выращивания с обеих сторон эпитаксиальных пленок Н§]хСс1хТе (х=0.21-0.38) толщиной (4.1 - 12.4) мкм, создавались эпитаксиальные слои с переменным составом СсГГе (широкозонные варизонные слои), а состав на поверхности достигал 0.58. Исследования проводились также на структурах с выращенными периодически расположенными тремя областями "барьерного типа" с составом х=0.71-0.94 и толщиной около 50 нм. Для создания МДП-структур на поверхность пленок Н§1.хСёхТе наносились различные диэлектрические покрытия: анодно-окисная пленка (АОП), двухслойный низкотемпературный диэлектрик вЮг^з^, а также СсГГе, С<ГГе/2пТе, СёТе/^пТе/ЗЮг/^з^. Перед нанесением диэлектрических покрытий для части образцов производилось удаление варизонного слоя путем травления.

В рамках общей задачи решались следующие вопросы:

1) выявление закономерностей формирования электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Щ1хСс1хТе МЛЭ при различных параметрах эпитаксиального ^1хСёхТе;

2) исследование влияния создания приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом на электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС ЩЬхСс1хТе МЛЭ;

3) разработка методик определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС ^1хС(1хТе МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом из результатов измерения электрофизических и фотоэлектрических характеристик;

4) определение основных параметров диэлектриков, приповерхностных слоев полупроводников и границы раздела варизонный Г^1.хСс1хТе МЛЭ пассивирующие покрытие для различных типов диэлектриков и разработка рекомендаций для применения пассивирующих диэлектрических покрытий.

5) разработка модели формирования электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе гетероэпитаксиального п(^-Н^1хСс1хТе МЛЭ (х=0.21-0.38) с учетом приповерхностных варизонных слоев и последовательного сопротивления эпитаксиальной пленки.

Основные положения диссертации, представляемые к защите:

1) МДП-структуры на основе гетероэпитаксиальных пленок я-1^1хСс1хТе МЛЭ (х=0.21-0.23), содержащих приповерхностные варизонные слои толщиной (0.250.70) мкм с экспоненциальным распределением состава СсГГе от значения в рабочем однородном слое до состава 0.43-0.48 на границе раздела диэлектрик-полупроводник, при температуре (78-100) К характеризуются по сравнению с аналогичными структурами без варизонных слоев увеличением в 1.2-2 раза глубины и ширины провала на низкочастотных ((1-200) кГц) зависимостях емкости от напряжения, а также отсутствием спада на зависимости фотоЭДС от напряжения в сильной инверсии, что связано с уменьшением скорости генерации неосновных носителей заряда в области пространственного заряда и подавлением процессов туннелирования через глубокие уровни.

2) Увеличение состава на границе раздела с диэлектриком от 0.34 до 0.49-0.58 при толщине приповерхностного варизонного слоя 1.6-1.8 мкм приводит к переходу вольт-фарадных характеристик МДП-структур на основе гетероэпитаксиальных структур Е^.хСсУГе МЛЭ (х=0.22) р-типа проводимости к высокочастотному виду на частотах, превышающих 10 кГц, а также к отсутствию спада на зависимости фотоЭДС от напряжения в сильной инверсии, что определяется увеличением дифференциального сопротивления области пространственного заряда и подавлением межзонной туннельной генерации при концентрации дырок до (10161017) см'3.

3) Создание в приповерхностном варизонном слое эпитаксиальной пленки п-1Н^1.хСс1хТе МЛЭ (х=0.30-0.32) периодически расположенных областей барьерного типа" с составом х=0.81-0.94 и толщиной около 50 нм приводит к снижению низкочастотной емкости в режиме обогащения на величину 10-15 пФ (при величине емкости диэлектрика около 50 пФ), уменьшению времени жизни неравновесных носителей заряда (от 31 мкс до 15 мкс) и постоянству температурной зависимости фотоЭДС в интервале (80-150)К, что обусловлено возникновением потенциальных барьеров для электронов и рекомбинационными процессами на границах областей с резкими неоднородностями по составу. 4) Нанесение в едином технологическом процессе выращивания полупроводниковой гетероэпитаксиальной структуры функциональных диэлектриков С<ЗТе или Сс1Те/2пТе на поверхность и(р)-Ь^1.хСёхТе МЛЭ (х=0.22-0.38) с приповерхностными варизонными слоями повышенного состава толщиной 0.25-0.70 мкм и составом на поверхности 0.42-0.50 обеспечивает следующие параметры созданных МДП-структур: плотности подвижного и фиксированного

9 2 10 2 зарядов не превышающие 9.0-10 см" и 5.5-10 см" , соответственно, плотность

11 1 поверхностных состояний не более 2.7-10 эВ" см" при Т=78К. Научная новизна:

1) впервые проведены систематические исследования электрофизических и фотоэлектрических свойств МДП-структур на основе гетероэпитаксиального Н§1.хСс1хТе, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии, в широком диапазоне параметров Ь^1хСс1хТе и условий измерения;

2) впервые предложены методики определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС ^1хСс1хТе МЛЭ, учитывающие влияиие на измеряемые характеристики приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом и сопротивления объема эпитаксиальной пленки;

3) впервые экспериментально исследованы закономерности формирования электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС Г^!хС(1хТе МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом при различных параметрах варизонных слоев, а также с периодическими областями с резким изменением состава при различном расположении этих областей относительно границы раздела;

4) впервые определены основные параметры границы раздела ГЭС Hg!.xCdxTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом с различными диэлектрическими покрытиями (анодный оксид, SiCVSisN^ выращенные in situ CdTe и CdTe/ZnTe).

5) разработана модель формирования емкостных характеристик МДП-структур на основе гетероэпитаксиального w(^)-HgixCdxTe МЛЭ (х=0.21-0.38) с учетом варизонных приповерхностных слоев с экспоненциальным распределением состава CdTe и последовательного сопротивления эпитаксиальной пленки адекватно описывающая экспериментальные электрофизические характеристики.

Достоверность полученных результатов подтверждается: корректностью методик, использованных при исследованиях электрофизических и фотоэлектрических свойств, сопоставлением результатов, полученных при помощи различных методик. Основные выводы получены в результате экспериментального исследования характеристик большого числа образцов. Полученные в работе сведения о свойствах МДП-структур на основе ГЭС HgixCdxTe МЛЭ согласуются с результатами расчетов и известными результатами исследований других авторов. Результаты работы не противоречат современным представлениям о процессах в МДП-структурах на основе узкозоиных полупроводников.

Научная значимость работы определяется следующими результатами:

1) установлено, что создание приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом существенно изменяет электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС n(p)-HgixCdxTe (х=0.21-0.23) МЛЭ и выявлены основные особенности электрических характеристик МДП-структур на основе варизонного ГЭС IigixCdxTe МЛЭ в широком диапазоне параметров МДП-структур и условий измерения;

2) экспериментально и теоретически исследованы закономерности влияния сопротивления объема эпитаксиальной пленки ГЭС Hg).xCdxTe МЛЭ на измеряемые значения емкости и сопротивления МДП-структур, в том числе обнаружен эффект появления максимумов на вольт-фарадных характеристиках в режиме обогащения из-за немонотонной зависимости емкости МДП-структуры от емкости области пространственного заряда при значительном сопротивлении объема;

3) экспериментально исследованы электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС Hg!xCdxTe (х=0.3) МЛЭ, имеющего периодически расположенные области с резко повышенным составом при различном расположении этих областей относительно границы раздела диэлектрика с полупроводником;

4) впервые определены основные параметры МДП-структур на основе ГЭС Hgi.xCdxTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом с различными диэлектрическими покрытиями и установлено влияние приповерхностных варизонных слоев с повышенным составом на плотности фиксированного и подвижного зарядов в диэлектрике, а также на плотность поверхностных состояний.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1) Разработанные методики определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС I-Ig^CdxTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом могут использоваться для контроля параметров пассивирующих покрытий для различных приборов оптоэлектроники на основе ГЭС HgbxCdxTe МЛЭ.

2) Полученные данные об основных параметрах диэлектриков и границ раздела варизонного HgixCdxTe МЛЭ с различными диэлектрическими покрытиями могут применяться для выбора оптимального пассивирующего покрытия матричных фотоприемников инфракрасного диапазона на основе ГЭС Hgi.xCdxTe МЛЭ.

Показано, что для пассивации фотоприемных элементов на основе ГЭС Hg!.xCdxTe

МЛЭ могут использоваться низкотемпературный двухслойный диэлектрик

Si02/Si3N4, а также выращенные in situ в процессе эпитаксиалыюго роста \ структуры слои CdTe, в частности с дополнительными внешними подслоями.

3) Результаты исследований электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС HgixCdxTe МЛЭ с приповерхностными варизонными слоями с повышенным составом могут использоваться для управления характеристиками приборов электроники и t» оптоэлектроники.

Личный вклад автора. При получении результатов данной работы автором внесен существенный вклад, состоящий в следующем: участие в постановке задач, в проведении экспериментов и численных расчетов; обработка и интерпретация результатов экспериментов и расчетов.

Результаты диссертационной работы использовались при выполнении ряда НИР, в частности с ФГУП «НПО «Орион» (НИР «Исследование и разработка методов контроля электрофизических свойств приповерхностных слоев ГЭС КРТ МЛЭ методами CV-метрии», являющейся составной частью НИР «Разработка промышленной технологии выращивания гетероэпитаксиальных структур теллурида кадмия-ртути дырочного типа проводимости на оптически прозрачных подложках методом молекулярно-лучевой эпитаксии», шифр «Прозрачность», выполняемой на основании государственного контракта с Минпромторгом России в рамках Федеральной целевой программы «Разработка, восстановление и организация производства стратегических, дефицитных и импортозамещающих материалов и малотоннажной химии для вооружения, военной и специальной техники на 2009-2011 годы и на период до 2015 года».), с ИФП СО РАН (НИР «Исследование зонной диаграммы наноструктур и свойств границы раздела защитный диэлектрик-гетероэпитаксиальный полупроводник КРТ», проводимой на основании государственного контракта от 17 августа 2007 г. №02.523.12.3006 «Разработка базовой технологии полупроводниковых наноструктур для источников и приемников излучения систем оптического мониторинга») выполняемой в рамках ФЦП «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития иаучно-технологического комплекса России на 20072012 г.», АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2009 г., Per. номер 2.1.2/6551 (НИР «Физические принципы создания фоточувствительных и светоизлучающих наногетероструктур КРТ МЛЭ»).

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, одного приложения.

Выводы

1. Предложены методики определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС Щ1хСс1хТе МЛЭ с приповерхностным варизонным слоем с повышенным составом. При определении плотности поверхностных состояний для МДП-структур на основе ГЭС Щ^Сс^Те (х=0.21-0.23) МЛЭ предложено использовать низкочастотный метод при построении идеальной низкочастотной вольт-фарадной характеристики с учетом варизонного слоя.

2. Для МДП-структур на основе ГЭС Н§!хСс1хТе (х>0.3) для определения плотности поверхностных состояний предложено использовать метод Термана при определении концентрации основных носителей при помощи специальной процедуры, учитывающей влияние на емкость в сильной инверсии приповерхностного варизонного слоя с повышенным составом. При определении емкости диэлектрика необходимо учитывать влияние на вольт-фарадную характеристику сопротивления объема эпитаксиальной пленки, а также эффектов вырождения и непараболичности.

3. Нанесение в качестве пассивирующего покрытия анодно-окисной пленки (АОП) приводит к появлению большего положительного фиксированного заряда 1.3x1012 см"2. Плотность подвижного заряда составляет величину около

11 О

3.2x10 см", а плотности поверхностных состояний вблизи середины запрещенной зоны примерно 1.6x10й эВ~'-см"2. В данном случае, появление положительного фиксированного заряда, связано с наличием вакансий кислорода в анодно-окисной пленке. Для данного диэлектрического покрытия типично примерно одинаковое различие прямого и обратного хода вольт-фарадных характеристик в широком диапазоне напряжения. Этот тип гистерезиса может быть связан со смещением подвижного заряда в диэлектрике под действием напряжения смещения.

4. Диэлектрическое покрытие БЮг^з^ обладает большой электрической прочностью. Фиксированный заряд в диэлектрике зависит от технологии нанесения, и может достигать величины 1.3x10й см"2. Минимальная плотность подвижного заряда для структур без варизонного слоя, определенного вблизи

10 О напряжения плоских зон, составляет 3.2x10 см". Плотность поверхностных состояний вблизи середины запрещенной зоны для полупроводника с

11 1 2 варизонным слоем не превышает 1.2x10 эВ" -см" . При нанесении в качестве защитного покрытия двухслойного диэлектрика Si02/Si3N4 на поверхность варизонного HgCdTe, появляется небольшой гистерезис прямого и обратного хода развертки по напряжению на ВФХ, величина которого зависит от технологии нанесения полупроводника. Особенностью гистерезиса, который обычно наблюдается для МДП-структур на основе электронного HgCdTe с двухслойным диэлектриком, является то, что реализуется различие хода вольт-фарадных характеристик при напряжениях, соответствующих режимам обогащения и обеднения, а в инверсии различие хода вольт-фарадных характеристик отсутствует или минимально. Данный тип гистерезиса может быть связан с обратимой инжекцией электронов из полупроводника в приповерхностную область Si02/Si3N4 при более положительных смещениях и последующим захватом электронов на состояния в приграничной области диэлектрика. При более отрицательных напряжениях смещениях электроны выбрасываются с состояний в диэлектрике обратно в полупроводник и при дальнейшем росте смещения гистерезисных явлений не наблюдается. Для МДП-структур на основе дырочного HgCdTe возможен смешанный вид гистерезиса: максимальное различие хода емкостных характеристик наблюдается в инверсии, в то время как в слабом обогащении и обеднении гистерезис ВФХ несколько меньше.

5. Исследовано влияние на свойства границ раздела HgCdTe/защитный диэлектрик для различных видов диэлектриков. Установлено, что используемый в качестве защитного диэлектрика слой CdTe, толщиной 0.2 мкм, нанесенный in situ на поверхность варизонного HgCdTe, дает качественную границу раздела с

11 1 2 плотностью поверхностных состояний не превышающей 2.7-10 эВ" -см" . Минимальное значение фиксированного заряда 5.5Т010 см"2, а плотность подвижного заряда не превышает 9.0-109 см"2.

6. Для улучшения стабильности и увеличения электрической прочности диэлектрического покрытия на слой CdTe (0.2 мкм), нанесенный в едином технологическом цикле на поверхность HgxCd]xTe (х=0.22-0.23, х=0.32-0.36) наносят слой дополнительного диэлектрика (в данном случае ZnTe для х ~ 0.3 или Si02/Si3N4 для х ~ 0.2). Нанесение на поверхность CdTe дополнительных диэлектриков не ухудшает границу раздела диэлектрика с полупроводником, возможно лишь некоторое изменение фиксированного заряда в диэлектрике.

Величина и модуль результирующего заряда зависит от типа и технологии нанесения диэлектрика. Нанесение дополнительного 8Ю2/813]Ч4 двухслойного диэлектрика для повышения электрической прочности, приводило к некоторому увеличению фиксированного заряда например от 1.1-1011 см"2 до 1.3х10п см*2 для структуры 061122. Нанесение ZnTe на поверхность СсГГе, не приводит к увеличению фиксированного заряда. Величина результирующего фиксированного заряда при нанесении ZnTe принимала как отрицательные, так и положительные

10 2 значения по модулю не превышавшие 5.6х 10 см" .

Заключение

В работе исследованы электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС Г^1.хСс1хТе МЛЭ, в том числе с неоднородным распределением состава, и определены параметры границы раздела диэлектрик-полупроводник для различных пассивирующих диэлектрических покрытий. Получены следующие основные результаты.

1) Экспериментальные исследования электрофизических характеристик МДП-структур на основе однородного по составу ГЭС и(/?у)-Г^1.хСс1хТе (х=0.21-0.23, х=0.29-0.38) МЛЭ показали, что при температурах 77-100К доминирующим механизмом генерации неосновных носителей в режиме сильной инверсии для МДП-структур на основе и-Щ^СсуГе (х=0.21-0.23) МЛЭ является туннелирование через глубокие уровни, а для МДП-структур на основе р-Ь^.хСёхТе (х=0.22) важную роль играют процессы межзонного туннелирования при концентрации дырок, превышающей 1016 см"3. Высокотемпературный спад дифференциального сопротивления ОПЗ связан с диффузией неосновных носителей из квазинейтрального объема к поверхности при повышении роли межзонной Оже - рекомбинации.

2) Исследования фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе однородного по составу ГЭС Щ!хСс1хТе МЛЭ показали, что зависимости фотоЭДС от напряжения для МДП-структур на основе ГЭС я-^1хСс1хТе (х=0.21-0.23) МЛЭ имеют резко выраженный максимум в начале инверсии. Последующий спад зависимости фотоЭДС от напряжения связан с увеличением скорости туннельной генерации неосновных носителей через глубокие уровни в сильной инверсии. Зависимости фотоЭДС от напряжения для МДП-структур на основе более широкозонного ГЭС я-Е^1хСс!хТе (х>0.3) МЛЭ обычно имеют вид, близкий к «классическому»: фотоЭДС возрастает в режимах обеднения и слабой инверсии, а в режиме сильной инверсии постоянна и максимальна. Для части МДП-структур на основе ГЭС /?-Г^1.хСёхТе (х=0.22) МЛЭ наблюдалась значительная компонента фотоЭДС в обогащении, возможной причиной которой являются неоднородности по темновому сопротивлению из-за подлегирующего действия электрически активных дефектов.

3) Показано, что существенное влияние на измеряемую емкость и проводимость МДП-структур на основе ГЭС ^!хСс1хТе МЛЭ оказывает сопротивления объема однородной эпитаксиальной пленки. Обнаружен эффект спада емкости в обогащении при увеличении напряжения смещения на ВФХ МДП-структур на основе ГЭС «-Hgo.78Cdo.22Te МЛЭ с имеющим большую емкость анодным оксидом в качестве диэлектрика из-за влияния сопротивления объема эпитаксиальной пленки. Предложена методика обработки экспериментальных данных, позволяющая исключить влияние сопротивления объема эпитаксиальной пленки на измеряемые электрофизические характеристики.

4) Экспериментально показано, что создание приповерхностного варизонного слоя с повышенным составом приводит к изменению низкочастотной ВФХ МДП-структур на основе ГЭС МЛЭ: емкость в минимуме ВФХ принимает меньшие значения, а провал емкости становится более широким. Установлено, что для МДП-структур на основе ГЭС HglxCdxTe МЛЭ с диэлектриками типа АОП или БЮг^з^ создание варизонного слоя вызывает увеличение гистерезиса ВФХ, что связано с увеличением плотности подвижного заряда в диэлектрике.

5) В результате численного решения уравнения Пуассона для неоднородного по составу ГЭС Hg1xCdxTe МЛЭ проведен расчет зависимостей потенциала от напряжения и ВФХ МДП-структур на основе ГЭС ^1хСёхТе МЛЭ с приповерхностным варизонным слоем. Расчеты проводились для линейного и экспоненциального профилей состава с величиной состава 0.43-0.48 на поверхности при толщине варизонного слоя 0.2-0.5 мкм. Показано, что наличие варизонного слоя приводит к более глубокому и широкому провалу емкости на НЧ ВФХ, что связано с изменением условий генерации неосновных носителей заряда из-за уменьшения собственной концентрации в приповерхностном варизонном слое. Влияние наличия варизонного слоя на высокочастотной ВФХ проявляется в уменьшении емкости МДП-структуры в режиме сильной инверсии.

6) Установлено, что создание приповерхностного варизонного слоя существенно изменяет фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе ГЭС

2-Н£1.хСс1хТе (х=0.21-0.23) МЛЭ, что связано с подавлением туннельной генерации через глубокие уровни в ОПЗ. Создание варизонного слоя также уменьшает частоту среза на зависимости фотоЭДС от частоты, что связано с увеличением дифференциального сопротивления ОПЗ.

7) Экспериментально обнаружено появление максимумов на ВФХ в режиме обеднения при освещении структур инфракрасным излучением (А.=0.94 мкм) для МДП-структур на основе однородного по составу «-^1хСс1хТе (х=0.21-0.23), а также для МДП-структур на основе варизонного я-Щ1.хСс1хТе большего состава (х=0.34). Показано, что данные максимумы связаны с процессами перезарядки емкости глубоких уровней в ^1хСс1хТе МЛЭ при подсветке инфракрасным излучением.

8) Экспериментальные исследования характеристик МДП-структур на основе варизонного p-Hgo.7sCdo.22Te МЛЭ с различным составом на поверхности позволили установить, что при увеличении состава на поверхности от 0.34 до 0.49-0.58 при толщине варизонного слоя (1.6-1.8) мкм, наблюдается увеличение дифференциального сопротивления области пространственного заряда, что проявляется в переходе ВФХ, измеренной на частоте 10 кГц, к высокочастотному виду, также происходит подавление межзонной туннельной рекомбинации, что следует из перехода зависимости фотоЭДС к классическому виду.

9) Экспериментально исследовано влияние областей с периодическими резкими неоднородностями по составу толщиной 48-54 нм на электрофизические и фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе варизонного «-Ь^.^уГе МЛЭ (х=0.29-0.31), при различном расположении этих областей относительно границы раздела с диэлектриком. Показано, что наибольшее влияние на электрофизические и фотоэлектрические характеристики оказывают резкие неоднородности по составу, расположенные непосредственно вблизи границы раздела диэлектрик - полупроводник. Это влияние заключается в увеличении эффективной толщины диэлектрика, что может быть вызвано тем, что области повышенного состава образуют потенциальные барьеры для электронов, а также в уменьшении времени жизни неравновесных носителей, что может быть связано с рекомбинацией на границах областей с резким изменением состава.

10)Предложена физическая модель формирования электрофизических и фотоэлектрических характеристик МДП-структур на основе ГЭС «(/?)-Hgi.xCdxTe МЛЭ (х=0.21-0.38) с учетом варизонных приповерхностных слоев с экспоненциальным распределения состава CdTe и наличием последовательного сопротивления рабочего однородного слоя эпитаксиальной

3 6 структуры в диапазоне частот (10 -10 ) Гц, которая адекватно описывает экспериментальные характеристики.

11)Предложены методики определения основных параметров МДП-структур на основе ГЭС HgixCdxTe МЛЭ с приповерхностным варизонным слоем повышенного состава. Показано, что при определении плотности поверхностных состояний в МДП-структурах на основе варизонного ГЭС HgixCdxTe МЛЭ необходим учет наличия варизонного слоя, а также влияния, сопротивления объема эпитаксиальной пленки и эффектов вырождения и непараболичности зон.

12) Экспериментально показано, что нанесение в качестве пассивирующего покрытия АОП приводит к появлению большего положительного

12 2 фиксированного заряда 1.3 х 10 см' . Плотность подвижного заряда составляет

11 о величину около 3.2x10 см" , а плотности поверхностных состояний вблизи середины запрещенной зоны примерно 1.6хЮп эВ"'-см"2. В данном случае, появление положительного фиксированного заряда связано с наличием вакансий кислорода в анодно-окисной пленке. Для данного диэлектрического покрытия типична одинаковая разность хода прямой и обратной развертки вольт-фарадных характеристик для режимов обогащения - обеднения и слабой инверсии приповерхностной области полупроводника. Этот тип гистерезиса может быть связан со смещением подвижного заряда в диэлектрике под действием напряжения смещения.

13)При нанесении в качестве диэлектрика SÍO2/SÍ3N4 на поверхность варизонного HgCdTe, имеет место гистерезис прямого и обратного хода развертки по напряжению на ВФХ. Наблюдаемый вид гистерезиса, может быть связан с захватом электронов на состояния в приграничной области диэлектрика для режимов обогащения и обеднения с последующим выбросом из состояний в диэлектрике обратно в полупроводник в режиме инверсии. Фиксированный заряд в данном диэлектрике зависит от технологии его нанесения, и может достигать величины 1.3x1011 см"2. Минимальная плотность подвижного заряда для структур без варизонного слоя, определенного вблизи напряжения плоских зон, составляет 3.2x1010 см"2, а плотности поверхностных состояний не превышает величину 1.2x10й эВ"'-см"2. 14) В процессе исследования влияния различных видов диэлектриков на свойства границ раздела HgCdTe/защитный диэлектрик установлено, что используемый в качестве защитного диэлектрика слой CdTe, толщиной 0.2 мкм, нанесенный in situ на поверхность варизонного HgCdTe, дает качественную границу раздела с плотностью поверхностных состояний не более 2.7-1011 эВ"'см"2. Минимальное

1 Л значение фиксированного заряда составляет 5.5-10 см" , а плотность подвижного заряда не превышает величину порядка 9.0-109 см"2. По результатам работы опубликовано 19 статей [137-155]. Результаты докладывались на 16 конференциях [156-171]. Получен патент на фоточувствительную структуру и способ ее изготовления [172].

Считаю своим долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю доктору физико-математических наук, профессору Войцеховскому A.B. и научному консультанту кандидату физико-математических наук, старшему научному сотруднику Несмелову С.Н. за постоянное внимание и неоценимую помощь в ходе исследований; доктору физико-математических наук, профессору Сидорову Ю.Г., кандидату физико-математических наук Дворецкому С.А., кандидату физико-математических наук Михайлову H.H., кандидату физико-математических наук Варавину B.C., кандидату физико-математических наук Васильеву В.В., кандидату физико-математических наук Якушеву М.В., кандидату физико-математических наук Машукову Ю.П. и Захарьяш Т.И. за помощь в изготовлении образцов и нанесении диэлектрических покрытий, а также сотрудникам кафедры квантовой электроники и фотоники ТГУ и лаборатории фотоэлектроники ОСП "СФТИ ТГУ" за интерес к работе и полезные дискуссии.

1. Chu J. Device Physics of Narrow Gap Semiconductors / J. Chu, A. Sher. New

2. York: Springer, 2010. 506 p.

3. Рогальский А. Инфракрасные детекторы: пер. с англ. / А. Рогальский; под ред.

4. A. В. Войцеховского. Новосибирск: Наука, 2003. - 636 с.

5. Chu J. Physics and properties of narrow gap semiconductors. / J. Chu, A. Sher New

6. York: Springer, 2008. 597 p.

7. Овсюк В. H. Матричные фотоприемные устройства инфракрасного диапазона /

8. B. Н. Овсюк, Г. JI. Курышев, Ю. Г. Сидоров и др. Новосибирск: Наука, 2001.-376 с.

9. Pal R. Engineering interface composition for passivation of HgCdTe photodiodes / R.

10. Pal, A. Malik, V. Srivastav, B. L. Sharma, V. R. Balakrishnan, V. Dhar, H. P. Vyas // IEEE Transaction on Electron Devices. 2006. - V. 53, № 11. - P. 2727-2734.

11. Бирюлин В. П. Исследование границы раздела ZnS-CdHgTe / В. П. Бирюлин, С.

12. A. Дудко, С. А. Коновалов, Ю. А. Пелевин, В. И. Туринов // ФТП. 2003. - Т. 37, вып. 12.-С. 1431-1434.

13. Васильев В. В. Вольт-фарадные характеристики структур на основе р

14. Cdo.27Hgo.73Te с широкозонным варизонным слоем на поверхности / В. В. Васильев, Ю. П. Машуков // ФТП. 2007. - Т. 41, вып. 1. - С. 38-43.

15. B. В. Васильев, Е. В. Дегтярев, С. А. Дворецкий, А. И. Козлов, А. Р. Новоселов, Ю. Г. Сидоров, Б. И. Фомин, A. JI. Асеев // Оптический журнал. -2009. -Т. 76, № 12. С. 55-62.

16. Damnjanovic V. Photo-electric characteristics of HgCdTe tunnel MIS photo-detectors / V. Damnjanovic, V. P. Ponomarenko, J. M. Elazar // Semicond. Sci. Technol. 2009. - V. 24. - P. 025003-025008.

17. Norton P. HgCdTe infrared detectors // Opto-Electron. Rev. 2002. - V. 10, № 3. -P. 159-174.

18. Hansen G. L. Energy gap versus alloy composition and temperature in Hgi-xCdxTe / G. L. Hansen, J. L. Schmidt, T. N. Casselman // J. Appl. Phys. 1982. - V. 53. - P. 7099-7101.

19. Wenus J. Two-dimensional analysis of double-layer heterojunction HgCdTe photodiodes / J. Wenus, J. Rutkowski, A. Rogalski // IEEE Trans. Electron Dev. -2001. V. 48, Issue 7. - P. 1326-1332.

20. Hansen G. L. Calculation of intrinsic carrier concentration in Hgi-xCdxTe / G. L. Hansen, J. L. Schmidt // J. Appl. Phys. 1983. - V. 54. - P. 1639-1640.

21. Weiler M. Magnetooptical properties of HgixCdxTe alloys / M. Weiler Ed. by R.K.

22. Willqardson and A.C. Beer // Semiconduct. and Semimet. 1981. - Vol. 16, pp. 119-191.

23. Miles R.W. Electron and Hole Effective Masses in HgCdTe // Properties of Narrow

24. Gap Cadmium-based Compounds / R.W. Miles; Ed. by P. Capper. Infra-Red Limited, London, United Kingdom: INSPEC, 1994. pp. 640.

25. Rothman J. Maximum Entropy Mobility Spectrum Analysis of HgCdTe Heterostructures / J. Rothman, J. Meilhan, G. Perrais, J. P. Belle, O. Gravrand // J. Electr. Mater. 2006. - V. 35. - P. 1174-1184.

26. Scott W. Electron Mobility in Hg!xCdxTe // J. Appl. Phys. 1972. - V. 43. - P.1055-1062.

27. Rogalski A. Narrow-Gap Semiconductor Photodiodes / A. Rogalski, K. Adamiec, and

28. J. Rutkowski Bellingham, WA: SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2000. - pp. 438.

29. Kinch M. A. Metal-insulator-semiconductor infrared detectors // Semiconductors and Semimetals. 1981. - V. 18. - P. 313-385.

30. Войцеховский А. В. Фотоэлектрические МДП-структуры из узкозоных полупроводников / А. В. Войцеховский, Давыдов В. Н. Томск: Радио и связь, 1990.-327 с.

31. Pierre-Yves Emelie HgCdTe Auger-Suppressrd Infrared Detectors Under Non-Equlibrium Operation: A dissertation . Dr. of Phil. (Electrical Engineering) / The University of Michigan. Ann Arbor, 2009.- pp. 192.

32. Maier H. Growth, properties and applications of narrow-gap semiconductors // Crystal Growth, Properties and Applications / H. Maier, J. Hesse; Ed. by H.C. Freyhardt.-Berlin: Springer Verlag, 1980. pp. 145-219.

33. W.F.H. Micklethweite The crystal growth of mercury cadmium telluride / R.K. Willardson, A.C. Beer // Semiconductors and Semimetals.- 1981.- Vol. 18 pp. 48-119.

34. Wang Y. Growth and properties of 40 mm diameter Hg!xCdxTe using two- stage

35. Pressured Brigman Method / Y. Wang, Q. Li, Q. Han, Q. Ma, R. Ji, B. Song, W. Jie, Y. Zhou, Y. Inatomi // Journal of crystal growth. 2004. - V. 273. - P. 54-62.

36. Tennant W. E. Recent development in HgCdTe photovoltaic device grown on alternative substrates using heteroepitaxy // Tech. Digest IEDM. 1983. - Vol. 29. - P. 704-706.

37. Sidorov Yu. G. Molecular Beam Epitaxy of MCT Solid Solution on Alternative

38. Substrate / Yu. G. Sidorov, S. A. Dvoretsky, V. S. Varavin et al. // Semiconductor structures, Interfaces and Surfaces. 2001. - V. 35, № 9. - P. 1045-1053.

39. Гузев А. А. Фоточувствительные свойства структур ZnTe/CdTe/HgCdTe / А. А. Гузев, В. С. Варавин, С. А. Дворецкий, А. П. Ковчавцев, Г. JI. Курышев, И. И. Ли, 3. В. Панова, Ю. Г. Сидоров, М. В. Якушев // Прикладная физика. -2009. № 2. - С. 92-96.

40. Не L. МВБ HgCdTe on Si and GaAs substrates / L. He, L. Chen, Y. Wu, X. L. Fu, Y. Z. Wang, J. Wu, M. F. Yu, J. R. Yang, R. J. Ding, X. N. Hu, Y. J. Li, Q. Y. Zhang // Journal of Crystal Growth. 2007. - V. 301-302. - P. 268-272.

41. Gorbach Т. Y. Electrical behavior of HgCdTe/Si heterostructures / T. Y. Gorbach, P. S. Smertenko, S. V. Svechnikov, M. Kuzma, G. Wisz, R. Ciach // Applied Surface Science. 2000. - V. 154. - P. 495-499.

42. Пляцко С. В. Лазерная эпитаксия гетероструктур HgCdTe/Si / С. В. Пляцко, H. H. Бергуш // Физика и техника полупроводников. 2001. - Т. 35, вып. 4. - С. 387-389.

43. Rudyj I. О. Electron-diffraction investigation of HgCdTe laser deposited films / I. O. Rudyj, I. V. Kurilo, M. S. Frugynskyi, M. Kuzma, J. Zawislak, I. S. Virt // Applied Surface Science. 2000. - V. 154. - P. 206-210.

44. Virt I. S. Properties of HgCdTe films obtained by laser deposition on a sapphire / I.S.

45. Virt, M. Bester, L. X. Dumanski, M. Kuzma, I. O. Rudyj, M. S. Frugynskyi, I. V. Kurilo // Applied Surface Science. 2001. - V. 177, № 3. - P. 201-206.

46. Sagan P. Rheed study of CdTe and HgCdTe thin films grown on Si by pulse laserdeposition / P. Sagan, G. Wisz, M. Bester, I. O. Rudyj, I. V. Kurilo, I. E. Lopatynskij, I. S. Virt, M. Kuzma, R. Ciach // Thin Solid Films. 2005. - V. 480-481.-P. 318-321.

47. Liu M. Effect of temperature on pulsed laser deposition of HgCdTe films / M. Liu, B.

48. Y. Man, X. C. Lin, X. Y. Li, C. S. Chen // Applied Surface Science. 2007. - V. 253, №24.-P. 9291-9294.

49. Liu M. Effects of pressure on pulsed laser deposition of HgCdTe films / M. Liu, B. Y.

50. Man, X. C. Lin, X. Y. Li // Materials Chemistry and Physics. 2008. - V. 108, № 2-3.-P. 274-277.

51. Liu M. The effect of substrate material on pulsed laser deposition of HgCdTe films /

52. M. Liu, B. Y. Man, X. C. Lin, X. Y. Li, J. Wei // Applied Surface Science. 2009, V. 255, №9.-P. 4848-4851.

53. Liu M. The effect of incident laser energy on pulsed laser deposition of HgCdTe films

54. M. Liu, B. Man, X. Lin, X. Li // Journal of Crystal Growth. 2009. - V. 311, № 4. -P. 1087-1090.

55. Мынбаев К. Д. Легирование эпитаксиальных слоев и гетероструктур на основе HgCdTe / К. Д. Мынбаев, В. И. Иванов-Омский // Физика и техника полупроводников. 2006. - Т. 40, вып. 1. С. 3-22.

56. Формозов Б. Н. Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и ИКдиапазонах: учебное пособие / Б. Н. Формозов. СПб.: СПбГУАП, 2002. - 120 с.

57. Elliott С.Т. Infrared detectors // Handbook on Semiconductors / C.T. Elliott, N.T.

58. Gordon Ed. by C. Hilsum Amsterdam: North-Holland, 1993. - V. 4. P. 841-936.

59. Piotrowski J. Hgl-xCdxTe detectors // Infrared photon Detectors / J. Piotrowski; Ed. by A. Rogalski Bellingham: SPIE Optical Enginiring Press, 1995. - P. 391-493.

60. Hall D. J. High-performance long-wavelength HgCdTe infrared detectors grown onsilicon substrates / D. J. Hall, L. Buckle, N. T. Gordon and etc. // Applied physics letters. 2004. - V. 85, № 11. - P. 2113-2116.

61. Nemirovsky Y. Passivation of mercury cadmium telluride surfaces / Y. Nemirovsky, G. Bahir // Vac. Sci. Technol. 1989. - V. A7. - P. 450-459.

62. Kolodny A. Properties of ion implanted janction in mercury-cadmium-telluride / A. Kolodny, I. Kidron // IEEE Transactions on Electron Devices. 1980. - V. ED-27.-P. 37-43.

63. Migliorato P. A. CdTd/HgCdTe indium-diffused photodiodes / P. A. Migliorato, R. F.

64. C. Farrow, A. B. Dean, G. M. Williams // Infrared Phy. 1982. - V. 22. -P. 331-336.

65. Nemirovsky Y. Anodic sulfide films on HgixCdxTe / Y. Nemirovsky, L. Burstein // Applied Physics Letters. 1984. - V. 44. - P. 443-444.

66. Weiss E. Composition, growth mechanism, and oxidation of anodic fluoride films on

67. HgixCdxTe (x=0.2) / E. Weiss, C.R. Helms // J. Electrochem. Soc. 1991. - V. 138. Issue 4.-P. 993-999.

68. Weiss E. Composition, growth mechanism, and stability of anodic fluoride films on

69. Hg.xCdxTe / E. Weiss, C.R. Helms // J. Vac. Sci. Technol. 1991. - V. B9. Issue 3. -P. 1879-1885.

70. Shacham-Diamand Y. The electrical properties of Hg-sensitized "Photox"-oxidelayers deposited at 80 C° / Y. Shacham-Diamand, T. Chuh, W. G. Oldham // Solid-St. Electron. 1987. - V. 30. - P. 277-233.

71. Kajihara N. Selicon nitride passivant for HgCdTe n+-p diodes / N. Kajihara, G. Sudo, Y. Miyamoto, K. Tonicawa // J. Electron. Soc. 1998. - V. 135. - P. 1252-1255.

72. Zimmermann P.H. Surface passivation of HgCdTe photodiodes / P. H. Zimmermann, M. B. Reine, K. Spignese, K. Maschhoff, J. Schirripa // J. Vac. Sci. Technol.v1990.-V. A8.-P. 1182-1184.

73. Bubulac L.O. P-on-n activated janction in LWIR HgCdTe/GaAs / L. O. Bubulac, D.

74. D. Edwall, D. McConnel, R. E. DeWames, E. R. Blazejewski, E. R. Gertner // Semicond. Sci. Technol. 1990. - V. 5. N. S3. - P. S45-S48.

75. Reine M.B. Photovoltaic infrared detectors / M.B. Reine, A.K. Sood, T.J. Tredwell Ed. by R.K. Willardson and A.C. Beer // Semiconductors and Semimetals.- New York: Academic press, 1981.-V. 18.-P. 201-311.

76. Rogalski A. Intrinsic infrared detectors / A. Rogalski, J. Piotrowski // Prog. Quant. Electr. 1988. - V. 12. Issues 2-3. - P. 87-289.

77. Byrne С. F. Infrared photodeodes formed in mercury cadmium telluride grown by

78. MOCVD / C. F. Byrne, P. Knowles // Semicond. Sci. Technol. 1988. - V. 3. -P. 377-381.

79. Wadsworth M. V. Monolithic CCD imagers in HgCdTe / M. V. Wadsworth, S. R.

80. Borrello, J. Dodge, R. Gooh, W. McCardel, G. Nado, M. D. Shilhanek // IEEE Trans. Electron Devices. 1995. - V. 42. - P. 244-250.

81. B.B. Тарасов, Ю.Г. Якушенков Инфракрасные системы "смотрящего" типа. -М.: Логос, 2004. 444 с. +8 с. цв. вкл.

82. Тарасов В. В. Двух- и многодиапазонные оптико-электронные системы с матричными приемниками излучения / В. В. Тарасов, Ю. Г. Якушенков. М.: Университетская книга, Логос, 2007. - 192 с.

83. Кремис И. И. Повышение качества изображения тепловизоров на основе матричных HgCdTe фотоприемных устройств ИК- диапазона // Прикладная физика. 2010. -№ 1.-С. 108-114.

84. Baker I. М. Photovoltaic CdHgTe silicon hybrid focal planes / I. M. Baker, R. A.

85. Ballingall //Proc. SPIE. 1984. - V. 510. - P. 121-129.

86. Baker I. M. CdHgTe-CMOS hybrid focal plane arrays a flexible solution foradvanced infrared systrms /1. M. Baker, G. J. Crimes, J. E. Parsons, E. S. O'Keefe // Proc. SPIE. 1994. - V. 2269. - P. 636-647.

87. Kozlowski L. J. SWIR staring FPA performance at room temperature / L. J. Kozlowski, W. E. Tennant, M. Zandian, J. M. Arias, J. G. Pasko // Pros. SPIE. -1996.-V. 2746.-P. 93-100.

88. Kozlowski L. J. HgCdTe focal plane arrays for high performance infrared cameras //

89. Proc. SPIE. 1997. -V. 3179. - P. 200-211.

90. Morris H. B. Infrared Sensing Charge Imaging Matrix / H. B. Morris, S. R. Borrello, A. Simmons, R. A. Schiebel // Technical Digest of the International Electron Devices Meeting. 1982. - P. 153.

91. Borrello S. R. Charge imaging matrix for infrared scanning / S. R. Borrello, H. B. Morris, R. A. Schiebel, C. G. Roberts // Proc. SPIE. 1984. V. 409. - P. 69-75.

92. Ngoc N. T. B. The interface characteristics of passivity anodic oxide films on Hgo.8Cdo.2Te by C-V measurements / N. T. B. Ngoc, N. V. Nha // Thin Solid Films. 1998.-V. 334.-P. 40-43.

93. Bhan R. K. Effect of fixed charges due to a passivant on the performance of the HgCdTe overlap structure / R. K. Bhan, V. Gopal, R. S. Saxena // Semicond. Sci. Technol. 2002. - V. 17 - P. 590-598.

94. Berchenko N. N. Structural analysis of HgCdTe and PbSnTe native oxide films / N. N. Berchenko, M. S. Fruginskii, I. V. Kurilo, I. O. Rudyj, I. S. Virt // Surface and Interface Analysis. 2008. - V. 40, Issue 3-4. - P. 641 - 644.

95. Nemirovsky Y. Interface of p-type Hgi.xCdxTe passivated with native sulfides / Y. Nemirovsky, L. Burstein, I. Kidron // Journal of Applied Physics. 1986. -V. 58.-P. 366-374.

96. Jung J. W. A study on the double insulating layer for HgCdTe MIS structure / J. W.

97. Jung, H. C. Lee, J. S. Wang // Thin Solid Films. 1996. - Vol. 290-291. - P. 18-22.

98. Kim H. S. Electron-beam-deposited CdTe layers for passivating HgixCdxTe surfaces /

99. H. S. Kim, K. Kim, S. H. Lee, H. C. Lee, C. K. Kim // Journal of Korean Physical Society. 1997. - V. 30, № 2. - P. 271-274.

100. Lee S. H. Surface Treatment Effects on the Electrical Properties of the Interfacesbetween ZnS and LPE-Grown Hgo.7Cdo.3Te / S. H. Lee, S. H. Bae, H. C. Lee, С. K. Kim // Journal of Electronic Materials. 1998. - V. 27, №. 6. - P. 684-692.

101. Kim Y. H. Surface Leakage Current Analysis of Ion Implanted ZnS-Passivated n-on-p

102. HgCdTe Diodes in Weak Inversion / Y. H. Kim, S. H. Bae, H. C. Lee, С. K. Kim // Journal of Electronic Materials. 2000. - V. 29, № 6. - P. 832-837.

103. Jeon H. C. Effects of passivation treatments on the surface stability in indium-doped

104. Hgo.8Cdo.2Te epilayers grown on p-Cd0.96Zn0.04Te substrates / H. C. Jeon, T. W. Kang, T. W. Kim // Applied Surface Science. 2001. - V. 180. - P. 209-213.

105. An S. Y. Passivation of HgCdTe p-n diode junction by compositionally graded

106. HgCdTe formed by annealing in a Cd/Te atmosphere / S. Y. An, J. S. Kim, D. W. Seo, S. H. Suh // Journal of Electronic Materials. 2002. - V. 31, № 7. - P. 683687.

107. Jung Y. C. Ammonium sulfide treatment of HgCdTe substrate and its effects onelectrical properties of ZnS/HgCdTe heterostructure / Y. C. Jung, S. Y. An, S. H. Suh, D. K. Choi, J. S. Kim // Thin Solid Films. 2005. - V. 483. - P. 407-410.

108. Singh R. R. Studies on surface processing and passivation of p-Hgj-xCdxTe / R. R.

109. Singh, D. Kaushik, M. Sharma, D. K. Gupta, R К Pandey // Semiconductor Science and Technologi. 2008. - V. 23. - P. 1-8.

110. Ярцев А. В. Особенности адмиттанса МДП-структур на основе слоев КРТ,полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии // Автометрия. 2007. -Т. 43, № 4. - С. 83-88.

111. Васильев В. В. Плазмохимическое осаждение пленок оксинитрида кремния для пассивации поверхности КРТ / В. В. Васильев, Ф. Н. Дульцев, Ю. П. Машуков, И. О. Парм, А. П. Соловьев // Прикладная физика. 2006. № 2. - С. 59-62.

112. Васильев В. В. Плазмохимическое осаждение пленок диоксида и нитрида кремния для пассивации поверхности КРТ / В. В. Васильев, А. В. Войцеховский, Ф. Н. Дульцев, Т. А. Земцова, И. О. Парм, А. П. Соловьев // Прикладная физика. 2007. - № 5. - С. 62-66.

113. Машуков Ю. П. Низкочастотные диэлектрические характеристикинизкотемпературного двойного диэлектрика Si02/Si3N4 на CdxHgi.xTe // Автометрия. 1998. - № 5. - С. 92-98.

114. Kumar V. A CdTe passivation process for long wavelength infrared HgCdTephoto-detectors / V. Kumar, R. Pal, P. K. Chaudhury, B. L. Sharma, V. Gopal // Journal of Electronic Materials. 2005. - V. 34, № 9. - P. 1225-1229.

115. Вирт И. С. CdTe как пассивирующий слой в гетероструктуре CdTe/HgCdTe / И. С. Вирт, И. В. Курило, И. А. Рудый, Ф. Ф. Сизов, Н. Н. Михайлов, Р. Н. Смирнов // Физика и техника полупроводников. 2008. - Т. 42, вып. 7. - С. 788-792.

116. Lee М. Y. Behavior of elemental tellurium as surface generation-recombinationcenters in CdTe/HgCdTe interface / M. Y. Lee, Y. S. Lee, H. C. Lee // Applied Physics Letters. 2006. - V. 88. - P. 204101-204103.

117. Virt I. Properties of HgCdTe crystals passivated by A2B6 layers / I. Virt, M. Bilyk, I.

118. Stefaniuk, M. Kuzma // Solid State Electronics. 2001. - V. 45, № 10. - P. 17431746.

119. White J. K. Passivation effects on reactive-ion-etch-formed n-on-p junction in

120. HgCdTe / J. K. White, J. Antoszewski, R. Pal, C. A. Musca, J. M. Dell, L. Faraone, J. Piotrowski // Journal of Electronic Materials. 2002. - V. 31, № 7. - P. 743-748.

121. Зи С. Физика полупроводниковых приборов / С. Зи. М.: Энергия, 1973. - 656 с.

122. Маллер Р. Элементы интегральных схем / Р. Маллер, Т. М. Кейминс. М.: Мир, 1989.-630 с.

123. Ржанов А. В. Свойства структур металл-диэлектрик-полупроводник / А. В. Ржанов. М.: Наука, 1976. - 280 с.

124. Литовченко В. Г. Основы физики микроэлектронных систем металл-диэлектрик-полупроводник / В. Г. Литовченко, А. П. Горбань. Киев: Наукова думка, 1978.-316 с.

125. Овсюк В. Н. Электронные процессы в полупроводниках с областями пространственного заряда / В. Н. Овсюк. Новосибирск: Наука, 1984. - 253 с.

126. Росадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника / Л. Росадо. М.: Высшая школа, 1991.-351 с.

127. Гаман В. И. Физика полупроводниковых приборов: учебное пособие / В. И. Гаман. Томск: Изд-во НТЛ, 2000. - 426 с.

128. Moll J. L. Variable Capacitance with Large Capacity change // IRE Wescon Convention Record. 1959. - pp. 32-36.

129. Меньшикова Т. Г. Влияние флуктуаций встроенного заряда на электрофизические характеристики МДП структур / Т. Г. Меньшикова, А. Е. Бормонтов, В. В. Ганжа // Вестник ВГУ. Сер. Физика. Математика. 2005. -№ 1. - С. 75-79.

130. Гуртов В. А. Твердотельная электроника: учеб. пособие, 2-е изд., доп. / В. А. Гуртов. М.: Техносфера, 2005. - 408 с.

131. Bhan R. К. Zener tunneling effect on the C-V characteristics of Hg!xCdxTe MIS structures / R. K. Bhan, V. Dhar, P. K. Chaudhury, V. Gopal, К. C. Chhabra // Semicond. Sci. Technol. 1990. - V. 5. -P. 1093-1099.

132. Bhan R. K. Effect of 300 К ambient background on C-V characteristics of HgCdTe MIS-structures / R. K. Bhan, V. Dhar // Infrared physics and technology. 2000. -V.41.P. 155-162.

133. Овсюк В. H. Фоточувствительность структур In-SiO2-Cdo.28Hgo.72Te с непрозрачным полевым электродом / В. Н. Овсюк, В. В. Васильев, Ю. П. Машуков // Физика и техника полупроводников. 2000. - Т. 34, вып. 7. - С. 822-826.

134. Васильев В. В. Полевая зависимость фоточувствительности МДП-структур 1п-Si02-Hg0.72Cd0.28Te с непрозрачным полевым электродом / В. В. Васильев, А. Ф. Кравченко, Ю. П. Машуков // ФТП. 2002. - Т. 36, вып. 9. - С. 1068-1071.

135. Варламов И.В. Особенности вольт-фарадных характеристик варизонных МДП-структур / И. В. Варламов, Л. А. Вьюков // Физика и техника полупроводников. 1987. - Том 21, № 6. - С. 1064-1067.

136. Бузанева Е. В. Микроструктуры интегральной электроники / Е. В. Бузанева. -Москва: Радио и связь, 1990. 304 с.

137. Зон Б. А. Модель полупроводника с переходной областью переменного состава / Б. А. Зон, С. Э. Клейменов, А. Н. Лихолет, С. В. Фетисова // Микроэлектроника. 1992. - Т. 21, вып. 4. - С. 18-22.

138. Bahir G. Electrical properties of epitaxially grown CdTe passivation for long-wavelength HgCdTe photodiodes / G. Bahir, V. Ariel, V. Garber, D. Rosenfeld, A. Sher // Applied Physics Letters. 1994. - V. 65, № 21. - P. 2725-2731.

139. Tsau G. H. Low-frequency admittance measurements on the HgCdTe/Photox Si02 interface / G. H. Tsau, A. Sher, M. Madou, J. A. Wilson, V. A. Cotton, С. E. Jones // Journal of Applied Physics. 1986. - V. 59, № 4. - P. 1238 Yang M.J. 1244.

140. Yang M. J. Interface properties of HgCdTe metal-insulator-semiconductor capacitors / M. J. Yang, С. H. Yang, M. A. Kinch, J. D. Beck // Applied Physics Letters. 1989. - V. 54, № 3. - P. 265-267.

141. Jeon H. C. Surface passivation of Hgo.8Cdo.2Te grown by MBE / H. C. Jeon, J. H. Leem, Y. S. Ryu, С. K. Kang, N. H. Kim, T. W. Kang, H. J. Kim, D. Y. Kim, M. S. Han // Opto-electronics review. 1999. - V. 7 № 4. - P. 357-360.

142. Nakhmanson R. S. Freguency dependence of the photo-EMF of strongly inverted Ge and Si MIS-structures. Theory / R. S. Nakhmanson // Solid State Electronics. -1975. V. 18, Issues 7-8. - P. 617-626.

143. Nakhmanson R.S. Freguency dependence of the photo-EMF of strongly inverted Ge and Si MIS-structures. Experiments / R. S. Nakhmanson // Solid State Electronics. -1975. V. 18, Issues 7-8. - P. 627-634.

144. Колешко В. M. C-V методы измерения параметров МОП-структур / В. М. Колешко, Г. Д. Каплан // Обзоры по электронной технике. 1977. - Вып. 2(465). 82 с.

145. Nakhmanson R. S. On the theory of MIS capacitance / R. S. Nakhmanson // Solid State Electronics. 1976. - V. 19. - P. 745-758.

146. Карамышев В. П. Влияние функции распределения на теоретическую емкость области пространственного заряда полупроводника в МДП-структуре / В. П. Карамышев, Ю. И. Пашинцев // Электронная техника. Сер. 3, Микроэлектроника. 1976. - Вып. 3(63). - С. 13-19.

147. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат.лит., 1970. - 720 с.

148. Бронштейн И. Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат.лит., 1986. - 544 с.

149. Фистуль В. И. Сильно легированные полупроводники / В. И. Фистуль. М.: Наука, 1967.-416 с.

150. Van Halen P. Accurate, short series approximations to Fermi-Dirac integrals of order -1/2, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2, 3, and 7/2 / Halen P. Van, D. L. Pulfrey // J. Appl. Phys. 1985. - V. 57, № 12. - P. 5271-5274.

151. Van Halen P. Erratum: "Accurate, short series approximation to Fermi-Dirac integrals of order -1/2, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2, 3, and 7/2" J. Appl. Phys. 57, 5271 (1985). / Halen P. Van, D.L. Pulfrey // J. Appl. Phys. 1986. v.59. №6. P. 2264-2265.

152. Блекмор Дж. Статистика электронов и дырок в полупроводниках / Блекмор Дж. -М.: Мир, 1964. 399 с.

153. Michael М. Е. MIS capacitance and derivative of capacitance with application to nonparabolic band semiconductors / M. E. Michael, W. F. Leonard // Solid State Electronics. 1974.-V. 17, № l.'-P. 71-85.

154. Leonard W. F. Carrier concentration of HgCdTe / W. F. Leonard, M. E. Michael // J. Appl. Phys. 1974. - V. 45, № 2. - P. 958-960.

155. Коренблит JI. Л. Структура зоны проводимости и механизм рассеяния электронов в арсениде индия / Л. Л. Коренблит, Д. В. Машовец, С. С. Шалыт // ФТТ. 1964. - Т. 6, вып. 2. - С. 559-575.

156. Кернер Б.С. Пороговые характеристики инфракрасных фоточувствительных приборов с зарядовой связью / Б.С. Кернер, В.В. Осипов, О.В. Смолин, А.Н. Суханов // Обзоры по электронной технике. Серия 2. Полупроводниковые приборы. -1989. Вып. 8. - С. 47.

157. Несмелов С.Н. Релаксационные процессы с МДП-структурах на основе Si, стимулированные слабым магнитным полем: Дис. . канд. физ. -мат.наук. / Томский государственный университет. Томск, 1998. - 190 с.

158. Nakhmanson R. S. Measuring of small signal photo-EMF of Si and Ge MIS-structures using scanning light probe / R. S. Nakhmanson, L. K. Popov // Physica status solidi (a). 1978. - V. 46, № 1. - P. 59.

159. Nemirovsky Y. Admittance measurements of metal-insulator-semiconductor devices in p-type HgCdTe / Y. Nemirovsky, I. Bloom // Journal of vacuum science and technology A. V. 6. - P. 2710-2715.

160. Триболе Ф. Большие смотрящие KPT-матрицы компании "Софрадир" / Ф. Триболе, Ж. Дестефанис // Прикладная физика. 2007. - № 2. - С. 54-64.

161. Войцеховский А. В. Влияние сопротивления объема эпитаксиальной пленки на вольт-фарадные характеристики МДП-структур HgCdTe/АОП и HgCdTe/Si02/Si3N4 / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух // Известия ВУЗов. Физика. 2005. - № 6. - С. 31-37.

162. Несмелов С. Н. Электрические свойства МДП-структур на основе варизонного теллурида кадмия ртути, созданного методом молекулярно-лучевой эпитаксии / С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух // Известия ВУЗов. Физика. 2005. - № 6. Приложение. - С.44^45.

163. Войцеховский А. В. Электрические свойства МДП-структур на основе варизонного КРТ МЛЭ / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух // Известия ВУЗов. Физика. 2006. - Т. 49, № 9. Приложение. - С. 154-158.

164. Войцеховский А. В. Исследование свойств границ раздела HgCdTe/АОП и HgCdTe/Si02-Si3N4 / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух // Известия ВУЗов. Физика. 2006. - Т. 49, № 9. Приложение. - С. 159-163.

165. Дзядух С. М. Электрические характеристики МДП-структур на основе МЛЭ HgCdTe / С. М. Дзядух, С. Н. Несмелов // Известия ВУЗов. Физика. 2006. -Т. 49, № 3. Приложение. - С. 196-197.

166. Войцеховский А. В. Электрические характеристики МДП-структур на основе гетероэпитаксиального HgCdTe с варизонными слоями / А. В. Войцеховский, С. М. Дзядух, С. Н. Несмелов, И. В. Романов // Известия вузов. Физика. 2008. - Т. 51, № 9/3. - С. 143-147.

167. Войцеховский А. В. Фотоэлектрические свойства МДП-структур на основе гетероэпитаксиального HgCdTe с варизонными слоями / А. В. Войцеховский, С. М. Дзядух, С. Н. Несмелов // Известия вузов. Физика. 2008. - Т. 51, 9/3. -С. 147-151.

168. Войцеховский А. В. Фотоэлектрические характеристики МДП-структур на основе материала кадмий-ртуть-теллур, полученного методом молекулярно-лучевой эпитаксии / А. В. Войцеховский, С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух, В. В.

169. Васильев, В. С. Варавии, С. А. Дворецкий, Н. Н. Михайлов, Ю. Г. Сидоров, Ю. П. Машуков, М. В. Якушев // Прикладная физика. 2010. - № 3. - С. 119123.

170. Войцеховский А. В. Исследование свойств границ раздела варизонного HgCdTe МЛЭ с различными диэлектриками / А. В. Войцеховский, С. М. Дзядух, С. Н. Несмелов // Известия вузов. Физика. 2010. - Т. 53, № 9/3. - С. 135-136.

171. Несмелов С. H. Электрофизические свойства МДП-структур HgCdTe/Si02-Si3N4 / С. Н. Несмелов, С. М. Дзядух // Доклады международной конференции «Физико-химические процессы в неорганических материалах» (ФХП-9). -2004.-Т. 2. С. 445-446.

172. Войцеховский А. В. Свойства МДП-структур на основе CdHgTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии / А. В. Войцеховский, С. Н.

173. Несмел ов, С. М. Дзядух // Сборник трудов III Международной конференции по физике кристаллов «Кристаллофизика 21-го века», 20-26 ноября 2006.-2006.-С. 314-315.

174. Международной научно-технической конференции по фотонике и приборам ночного видения 25-28 мая 2010, Москва. — 2010. С. 163-164.

175. Dzjadukh S.M. Electrical characteristics of MIS- structures based on MBE n-Hgl-xCdxTe (x=0.29-0.31) with nanostructures // German-Russian forum Nanophotonics and Nanomaterials. 16-17 сентября 2010. Tomsk. 2010. - P. 62.