Электронное состояние поверхности GaAs и InР: диагностика, управление, пассивация тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

те од

На правах рукописи

~ б двг шь

БЕДНЫЙ Борис Ильич

ЭЛЕКТРОННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ваАв и 1пР: ДИАГНОСТИКА, УПРАВЛЕНИЕ, ПАССИВАЦИЯ

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

г. Нижний Новгород, 1998

Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского

Научный консультант - доктор физико-математических наук, профессор Карпович И.А.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

доктор физико-математических наук

доктор физико-математических наук, профессор

Кашкаров П.К. (МГУ) Салащенко H.H. (ИФМ РАН) Стафеев В.И. (НПО «Орион»)

Ведущая организация - Санкт-Петербургский государственный универснте

Защита состоится « 9 » сентября 1998 г. на заседании диссертационного совета Д 063.77.03 при Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского по адресу: 603600, Нижний Новгород, проспект Гагарина, 23, кор. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ННГУ. Автореферат разослан « _ 1998 г.

Отзывы просим направлять по адресу: 603600, Нижний Новгород, ГСП-34, пр. Гагарина, 23, кор. 3, НИФТИ.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 063.77.03, доктор физико-математических наук, профессор

Чупрунов Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Арсенид галлия, фосфид индия и твердые раство-|Ы группы Са1пАзР относятся к числу важнейших материалов полупроводниковой лектроники. Они успешно используются в разработках и производстве микро- и птоэлектронных приборов, устройств СВЧ-техники, на их основе методами нано-ехнологии создаются низкоразмерные микроструктуры, с применением которых вязывается прогресс в области наноэлектроники.

Вместе с тем к началу выполнения настоящей работы (1980 г.) специалисты, анятые разработкой электронных приборов на основе ОаАв и 1пР, столкнулись с ерьезной физико-технологической проблемой, которая стала основным препятст-ием для практической реализации в полном объеме известных преимуществ этих [атериалов по сравнению с кремнием. Суть этой проблемы в том, что в приборных труктурах из-за высокой плотности электронных состояний, локализованных на оверхности и границах раздела, обычно возникало жесткое закрепление (пиннинг) ровня Ферми в узком интервале запрещенной зоны. По этой причине не удавалось беспечить управление поверхностным потенциалом полупроводника в эффекте оля и создать базовый элемент для сверхбольших интегральных схем - МДП-ранзистор. В диодах Шоттки пиннинг проявлялся в значительном ослаблении лияния работы выхода металла на высоту потенциального барьера, что усложняло ехнологию изготовления диодов с малой высотой барьера. Высокая рекомбинаци-нная активность поверхности приводила к снижению эффективности фотоприем-иков и лазерных структур. Все это привело к тому, что в физике и технологии по-упроводников А3В5 на первый план вышла проблема управления электронными вонствами поверхности и границ раздела.

При изготовлении приборов металлы и диэлектрики обычно осаждаются на оверхность, покрытую тонким слоем собственного оксида, образовавшимся в ре-/льтате вынужденной экспозиции полупроводник на воздухе (так называемая, ре-пьная поверхность). Поэтому для совершенствования технологии подготовки по-грхности, разработки методов контроля ее состояния и улучшения характеристик риборов особое значение приобретали исследования электронных процессов, про-гкающих на реальной поверхности ОаЛй и 1пР. В научном отношении актуаль-ость этой проблемы обусловлена необходимостью углубления существующих редставлений о роли оксидных слоев в формировании поверхностного заряда и риповерхностного потенциального барьера, которые в значительной мере опреде-нот электрические, фотоэлектрические и оптические свойства полупроводников.

В большинстве работ, посвященных исследованию реальной поверхности по/проводников А3В5, основное внимание уделялось физико-химическим аспектам роблемы (кинетика окисления, элементный и фазовый состав, дефектная структура эверхности) и свойствам межфазных границ в МП- и МДП- структурах. При этом )но ощущался дефицит информации о специфике электронных процессов на сво-эдной поверхности ваАБ и, особенно, 1пР. Во многом это было связано с трудно-

стями количественного определения важнейших информационных параметров, характеризующих электронное состояние поверхности. Большая, чем у кремния ширина запрещенной зоны этих материалов и более высокая плотность поверхностных состояний не позволяли использовать для измерения поверхностного потенциала классический метод эффекта поля, а малые времена жизни неравновесных носителей затрудняли применение метода, основанного на измерении фото-ЭДС насыщения. Подобные затруднения возникали при определении плотности поверхностных состояний и их энергетического распределения в запрещенной зоне. Таким образом, к началу выполнения настоящей работы из-за отсутствия адекватных методов исследования проблема управления электронными свойствами поверхности ваАв и 1пР (в том числе и наиболее актуальная в практическом отношении задача пассивации поверхности) оставалась нерешенной.

Для разработки методов диагностики поверхности широкозонных полупроводников типа ваАБ особый интерес представляют фотоэлектронные явления, которые в силу специфики этих материалов (квазимонополярность, наличие у поверхности развитого слоя обеднения, малые времена жизни носителей заряда) отличаются высокой чувствительностью к состоянию поверхности. Были основания предполагать, что на основе комплексного изучения этих явлений при различных внешних воздействиях на поверхность удастся предложить новые методы диагностики которые в сочетании с электрофизическими измерениями (поверхностная проводимость, контактный потенциал, эффект поля и др.) позволят получить достаточнс полную информацию о поверхностных свойствах СаАэ и 1пР и окажутся полезным! при разработке способов управления состоянием поверхности этих полупроводни ков.

Основная цель диссертационной работы состояла в разработке физически? основ фотоэлектрической диагностики и методов управления электронным состоя' нием реальной поверхности ваАэ и 1пР. Для достижения этой цели возникла необ ходимость решения следующих задач:

1. Исследовать общие закономерности и характерные особенности явленш поверхностной фото-ЭДС и планарной фотопроводимости в ваАв и 1пР; выяснит] механизмы приповерхностных фотоэлектронных процессов в этих материалах 1 найти способы управления их фотоэлектрическими свойствами.

2. Разработать, обосновать и апробировать новые или усовершенствовать из вестные методы диагностики электронного состояния поверхности, приповерхност ных слоев и тонких пленок ОаАз и 1пР.

3. Изучить влияние различных физико-химических воздействий (химические термовакуумные, адсорбционные и ионные обработки, окисление, поверхностно! легирование металлами и др.) на изгиб зон, положение уровня Ферми, плотност] поверхностных состояний, характеристики неравновесных приповерхностных про цессов и на этой основе разработать способы управления электрофизическим! свойствами приповерхностных слоев ОаАв и 1пР.

4. Развить и экспериментально обосновать физические представления о меха-[измах пассивации поверхности ОаАэ; разработать новые методы пассивации, при-одные для уменьшения плотности поверхностных центров захвата и рекомбинации, стабилизации состояния поверхности и открепления уровня Ферми на свобод-юй поверхности и границах раздела.

Научная новизна работы заключается в том, что в ней развит новый подход к «шению проблемы управления поверхностными свойствами ОаАэ и 1пР, вклю-агащий комплексное изучение фотоэлектронных приповерхностных процессов при шличных активных воздействиях на поверхность и разработку на этой основе но-ых методов диагностики и способов целенаправленного изменения электронного остояния поверхности. В диссертационной работе впервые изучены и решены сле-1ующие вопросы:

. Установлены общие закономерности и особенности кинетики и стационарных характеристик поверхностной фото-ЭДС (ПФЭ) в ваАз и 1пР; сформулированы модельные представления о механизме ПФЭ, которые послужили основой для разработки новых неразрушающих методик контроля электронного состояния реальной поверхности полупроводников. :. Развита и всесторонне обоснована модель барьерной фотопроводимости эпитак-

сиальных пленок СаАэ и 1пР. . Получены новые данные о параметрах системы поверхностных состояний, электрофизических свойствах приповерхностных областей, «скрытых» в слое обеднения, положении уровня Ферми на реальных и модифицированных поверхностях СаАэ и 1пР.

. Выявлен характер взаимосвязи физико-химического и электронного состояния поверхности 1пР и ОаАэ при адсорбционных, термических, окислительных, ионных и химических обработках. Установлена важная роль структурно-химического разупорядочения границы раздела полупроводник-оксид и состояний адсорбционной природы в формировании поверхностного заряда в ОаАэ и 1пР. . Показана возможность контролируемого и обратимого изменения приповерхностного изгиба зон в фосфиде индия в пределах - АЕ„/2 путем адсорбции атомов металлов и кислорода, свидетельствующая об относительно слабом закреплении уровня Ферми на реальной поверхности 1пР. Полученный результат меняет сложившееся ранее представление о доминирующем влиянии собственных дефектов в формировании поверхностного барьера в полупроводниках А3В5. . При исследовании термически окисленной поверхности ОаАэ обнаружен и изучен эффект фотоэлектрической памяти при Т = 300 К, проявляющийся в практически необратимом изменении потенциала поверхности при освещении. Раскрыт механизм эффекга, объяснены температурные изменения электронной структуры границы раздела, установлена энергетическая диаграмма системы ОэАб-термический оксид.

. Предложена модель трансформации потенциального барьера при межфазных взаимодействиях на легированной золотом поверхности ОаАз. Показана возмож-

ность управления фотоэлектрическими характеристиками пленок GaAs с помощью адсорбции золота и термовакуумной обработки. 8. Обнаружены и изучены эффекты открепления уровня Ферми на поверхности GaAs при:

• облучении вакуумным ультрафиолетом;

• модифицированной сульфидной обработке;

• in situ обработке эпитаксиальных пленок в парах фосфина;

• нанесении покровного гетероэпитаксиального слоя Ino.5Gao.5P. Высказаны и обоснованы соображения о причинах закрепления уровня Ферми на реальной поверхности GaAs и механизмах фотохимической, сульфидной, фосфид-ной и гетероэпитаксиалыюй пассивации.

Практическая значимость проведенного исследования в целом заключается в разработке и апробации новых методов диагностики поверхности, пригодных для осуществления экспрессного контроля информационных параметров на различных стадиях изготовления приборов, и в'предложении новых видов технологических обработок, обеспечивающих улучшений тсачества поверхности GaAs и InP. Отметим наиболее важные в практическом отношении конкретные результаты диссертационной работы.

1. Разработан метод комплексной диагностики электронного состояния реальной поверхности GaAs и InP, основанный на проведении совместных измерений пла-нарной фотопроводимости, контактной разности потенциалов, поверхностной фото-ЭДС и малосигнального эффекта поля, позволяющий осуществлять контроль приповерхностного изгиба зон, параметров системы ПЭС, эффективной концентрации примесей и профиля дрейфовой подвижности носителей у поверхности.

2. Предложенная и апробированная в макетной установке новая конструкция динамического конденсатора (зонда Кельвина), позволяющая осуществлять бесконтактные локальные измерения потенциала поверхности и поверхностной фото-ЭДС, может быть рекомендована для лабораторного и промышленного применения с целью выявления объемных' неоднородностей и контроля степени гетерогенности поверхности полупроводниковых пластин.

3. Развитый в работе метод поверхностного легирования металлами из атомногс пучка в вакууме является эффективным способом контролируемого и обратимого изменения изгиба зон на реальной поверхности полупроводников, который находит широкое применение в практике научных исследований.

4. Обнаруженный размерный эффект резкого увеличения кратности фотопроводимости при толщине эпитаксиального слоя, близкой к ширине области обеднения может быть использован для расчета и оптимизации параметров пленочных фоторезисторов на основе полупроводников А3В5.

5. Выявленные в работе закономерности дальнодействующего влияния ионной имплантации на систему структурных дефектов и электрические свойства InP важнс учитывать в технологии ионно-лучевой обработки.

3. Установленная взаимосвязь между соотношением компонентов газовой фазы при МОС-гидридной эпитаксии и электрофизическими свойствами объема и поверхности ОаАэ использована для оптимизации технологических параметров процесса эпитаксии.

Г. Предложенные и экспериментально обоснованные в диссертации методы пассивации поверхности могут быть использованы для снижения рекомбинационной активности поверхности и границ раздела в лазерах и фотоэлектронных приборах и для улучшения характеристик и параметров поверхностно-барьерных структур. Основные положения, представляемые к защите: Положение 1 (о поверхностной фото-ЭДС в СаЛя и 1пР)

Существенный вклад в формирование поверхностной фото-ЭДС в 1пР и ОаЛв ¡носит захват фотодырок на ловушки в объеме и на внешней поверхности оксидно-о слоя, обусловленые хемосорбцией кислорода. На реальной поверхности п-1пР 1т0т вклад является доминирующим, что приводит к возникновению аномально шерционной релаксации потенциала поверхности после освещения. Измерения фо-оотклика поверхностного барьера при малом отклонении от равновесного потен-щала поверхности позволяют выделить барьерную и ловушечную компоненты фо-о-ЭДС.

Положение 2 (о механизме фотопроводимости эпитаксиальных пленок на юлуизолирующих подложках)

Планарная фотопроводимость проводящих эпитаксиальных пленок 1пР и ЗаАэ при относительно низких уровнях фотовозбуждения обусловлена изменением иирины поверхностного барьера и барьера на переходе пленка-подложка и связана величинами фото-ЭДС на этих барьерах. Характерными признаками барьерной ютопроводимости являются логарифмическая зависимость фото-ЭДС от уровня одсветки при измерении в режиме большого сигнала при постоянном освещении и братно пропорциональная зависимость фото-ЭДС от уровня подсветки при изме-ении в режиме малого сигнала при модулированном освещении. Различия кинети-еских и спектральных характеристик фотопроводимости для двух типов барьеров озволяют разделить вклады в фотопроводимость поверхностного и внутреннего арьеров.

Положение 3 (о методах диагностики поверхности СаАз и 1пР) Разработанные новые фотоэлектрические методики определения приповерх-остного изгиба зон, параметров системы поверхностных состояний, концентрации римеси и дрейфовой подвижности носителей в слое обеднения у поверхности, ло-ального распределения потенциала и фотопотенциала по поверхности пластины озволяют получить комплексную информацию о качестве подготовки и электроном состоянии реальной поверхности ваАз и 1пР.

Положение 4 (об управлении электростатическим потенциалом и электронами свойствами поверхности 1пР)

На реальной поверхности 1пР отсутствует жесткое закрепление уровня Ферми, егирование поверхности металлами, окисление, различные адсорбционные и хи-

мические воздействия позволяют изменять величину приповерхностного изгиба зо в пределах ~ AEg/2 и управлять состоянием поверхности и характеристиками тонки пленок.

Поверхностное легирование металлами из атомного пучка в вакууме вызывае неравновесное изменение состояния поверхности, проявляющееся в накоплении н ней избыточного положительного заряда и в релаксации этого заряда после легирс вания. Эффект поверхностного легирования обусловлен нарушением адсорбциог но-десорбционного равновесия в системе «полупроводник-оксид-атмосфера вследствие взаимодействия атомов металла с хемосорбированным кислородом.

Положение 5 (об управлении поверхностными свойствами GaAs в условия закрепления уровня Ферми).

Величина приповерхностного потенциального барьера в GaAs монотонн уменьшается с ростом уровня объемного легирования. Анализ этой зависимости пс зволяет оценить степень закрепления уровня Ферми при различных обработках пс верхности. В условиях жесткого закрепления уровня Ферми используя некоторы физико-технологические воздействия (варьирование режима МОС-гидридной эш таксии, осаждение островкового покровного слоя золота, окисление поверхносп можно в значительной мере управлять эффективной высотой приповерхностног потенциального барьера, фотоэлектрическими свойствами тонких пленок, а так» осуществлять корректировку концентрации и дрейфовой подвижности носителе вблизи поверхности.

Положение 6 (о методах пассивации поверхности GaAs)

Предложенные в работе новые методы пассивации поверхности GaAs (обл; чение вакуумным ультрафиолетом, модифицированная сульфидная обработка, фо! фидная пассивация, гетероэпитаксиальная пассивация) позволяют значительно сш зить приповерхностный изгиб зон, плотность поверхностных центров захвата и pi комбинации, стабилизировать состояние поверхности и улучшить характеристик диодов с барьером Шоттки.

Апробация. Результаты работы докладывались на II Всесоюзном симпозиук по активной поверхности твердых тел (Тарту, 1977), VI Всесоюзном совещании г поверхностным явлениям в полупроводниках (Киев, 1977), Всесоюзных семинарг «Физическая химия поверхности монокристаллических полупроводников» ( Нов« сибирск, 1978, 1980, 1981 ), Всесоюзной конференции «Физика диэлектриков и н< вые области ее применения» (Караганда, 1978), Всесоюзной конференции по пр< блемам функциональной микроэлектроники (Горький, 1980), VII Всесоюзном сю позиуме по электронным процессам на поверхности полупроводников и граниг раздела полупроводник-диэлектрик (Новосибирск, 1980), IX Всесоюзной конфере] ции по микроэлектронике (Казань, 1980), Всесоюзной конференции «Физика оки ных пленок» (Петрозаводск, 1982), II Всесоюзной конференции по физически процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Одесса, 1982), Всесоюзно симпозиуме «Физика поверхности твердых тел» (Киев, 1983), VIII Всесоюзном о вещании по физике поверхностных явлений в полупроводниках (Киев, 1984), Вс

союзной школе-семинаре «Физика и материаловедение полупроводников с глубокими уровнями» (Ташкент, 1984), Всесоюзной конференции «Состояние и перспективы развития микроэлектронной техники» (Минск, 1985), I Всесоюзном семинаре «Низкотемпературное легирование полупроводников и многослойных структур микроэлектроники» (Устинов, 1987), IX Всесоюзном симпозиуме по электронным процессам на поверхности и в тонких слоях полупроводников (Новосибирск, 1988), VIII Всесоюзной конференции по методам получения и анализа высокочистых веществ (Горький, 1988), V Всесоюзной конференции «Волоконно-оптические системы передачи ВОСП-88» (Москва, 1988), I Всесоюзной конференции «Физические основы твердотельной электроники» (Ленинград, 1989), Всесоюзной конференции «Поверхность-89» (Черноголовка, 1989), Всесоюзной научной конференции по фотоэлектрическим явлениям в полупроводниках (Ташкент, 1989), VI Республиканской конференции «Физические проблемы МДП - интегральной электроники» (Севастополь, 1990), V Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах (Калуга, 1990), XII Всесоюзной конференции по физике полупроводников (Киев, 1990), X Всесоюзной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью твердых тел» (Москва, 1991), Республиканском семинаре «Физика поверхности и молекулярная электроника» (Ульяновск, 1991), I Национальной конференции «Дефекты в полупроводниках» (С.-Петербург, 1992), I, II и III Всероссийских конференциях по физике полупроводников (Н. Новгород, 1993; Зеленогорск, 1996; Москва, 1997), Всероссийской конференции «Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов» (Н. Новгород, 1996), IV Всероссийском семинаре «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Н. Новгород, 1998).

Работа выполнялась по планам основных НИР ННГУ (1981-1995), а также поддерживалась грантами Министерства общего и профессионального образования РФ /1992-1994/ и Международной программы образования в области точных наук /ISSEP, №№ d303, <1931, 1995-1997/.

Публикаиии. Основное содержание диссертации отражено в 72 работах, из них 49 статей в центральных научных журналах, 21 публикация в материалах симпозиумов, конференций, совещаний и семинаров, 1 авторское свидетельство. Некоторые материалы диссертации вошли в учебное пособие «Физические процессы в полупроводниках и полупроводниковых приборах при освещении» (Горький, ГГУ, 1988) и спецкурсы «Физика поверхности полупроводников», «Физика полупроводниковых приборов», читаемые автором для студентов физического факультета ННГУ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка авторских публикации по теме диссертации и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 317 страницах машинописного текста, включая 117 рисунков, 13 таблиц и библиографию из 282 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика диссертационной работы: обосновывается актуальность выбранного научного направления; формулируются цель и основные задачи исследований; охарактеризованы научная новизна, практическая ценность работы, приведены основные положения, выносимые на защиту, а также структура и краткое содержание глав диссертации.

В первой главе на основе анализа и обобщения существующих представлений о природе поверхностного фотовольтаического эффекта в полупроводниках и краткого обзора состояния вопроса применительно к ОаАэ и 1пР делается вывод с необходимости постановки всестороннего исследования ПФЭ в фосфиде индия, поскольку ранее механизм и особенности этого явления в 1пР не изучались. Отмечается актуальность и своевременность проведения более глубокой экспериментальной и теоретической проработки вопроса о фото-ЭДС на поверхности арсенида галлия.

В оригинальной части главы описывается и обсуждается явление аномально инерционной фото-ЭДС, обнаруженное при исследовании потенциала поверхности в 1пР методом динамического конденсатора (характеристическое время релаксации ПФЭ составляет десятки минут). Хотя медленные электронные процессы в той ипу иной степени проявляются на реальной поверхности почти всех полупроводников при Т я 300 К медленная компонента фото-ЭДС обычно является лишь небольшой частью всего релаксационного процесса. В данном случае быстрая компоненте практически отсутствует, что создает возможность изучения медленных релаксационных процессов в чистом виде.

На основе анализа кинетики нарастания и спада, стационарных люкс-вольтовых и температурных зависимостей «длинновременной» поверхностной фо-то-ЭДС построена феноменологическая модель, описывающая основные закономерности эффекта, исходя из предположения о ловушечном механизме фото-ЭДС Суть этого механизма в том, что возникающие при освещении электронно-дырочные пары перераспределяются в поле ОПЗ так, что свободные электроны оказываются в квазинейтральном объеме полупроводника, а дырки пересекают границ) раздела с оксидом и захватываются на ловушки, расположенные на внешней поверхности или в объеме оксидного слоя на туннельных расстояниях от интерфейса Теоретический расчет люкс-вольтовых характеристик и кинетики в рамках модел! ловушечной фото-ЭДС дал удовлетворительное согласие с экспериментом и под твердил предположение о механизме фотоэффекта. Отметим, что электронное со стояние поверхности полупроводника при фотовозбуждении в данном случае пред ставляет особый интерес с методической точки зрения, поскольку неосновные фо тоносители локализованы на ловушках в оксиде и изменяют заряд поверхности так как это делается в эффекте поля с помощью внешнего управляющего электрода.

Для выяснения природы ловушек, ответственных за инерционность фотоот клика, исследовано влияние физико-химического состояния поверхности (окисле ние, адсорбция, вакуумные и термовакуумные обработки) на основные характер»

стики и параметры явления. Полученные экспериментальные данные указывают на связь дырочных ловушек с хемосорбированным кислородом.

При теоретическом и экспериментальном исследовании стационарных характеристик фото-ЭДС на поверхности ОаАв и 1пР особое внимание уделено физической интерпретации фактора идеальности поверхности т), определяемого по наклону люкс-вольтовых характеристик в полулогарифмических координатах. Показано, что фактор г) является чувствительным индикатором состояния поверхности: его величина характеризует распределение фотопотенциала между полупроводником и слоем оксида, зависит от типа поверхностных ловушек, скорости рекомбинации в области пространственного заряда, толщины слоя оксида, плотности состояний на границе полупроводник-оксид. Фактор идеальности может служить в качестве полезного информационного параметра при проведении контроля качества подготовки поверхности полупроводника бесконтактным методом динамического конденсатора.

Глава завершается обсуждением результатов исследования ПФЭ при малом отклонении потенциала поверхности от равновесного значения. Измерения фото-ЭДС в режиме малого сигнала (АУг[1 « кТ/'ц) обычно проводят при модулированном освещении. При этом из-за характерных для реальной поверхности долговременных составляющих в кинетике фото-ЭДС происходит накопление пространственно разделенных неравновесных носителей и возникновение значительной постоянной составляющей фото-ЭДС Урй » ЛУгЬ, что эквивалентно наличию постоянной подсветки. Поэтому при модулированном освещении малосигнальную поверхностную фото-ЭДС (МПФЭ) фактически измеряют в некотором неопределенном неравновесном состоянии поверхности, что не позволяет проводить сравнение экспериментальных результатов с теорией, рассматривающей МПФЭ как малое отклонение от равновесного потенциала поверхности. Исследование МПФЭ в квазиравновесных условиях практически возможно лишь при использовании постоянного освещения достаточно малой интенсивности и сопряжено с измерениями медленных и малых (< 1 мВ) изменений потенциала поверхности. Вместе с тем, как оказалось, такие исследования позволяют получить дополнительную информацию о поверхностных свойствах полупроводника, что обусловлено более высокой чувствительностью МПФЭ к состоянию поверхности, чем фото-ЭДС на большом сигнале.

Из сравнения экспериментальных данных с результатами теоретического расчета вытекает возможность разделения фото-ЭДС на барьерную и ловушечную компоненты, которые различаются по величине, энергии активации в температурной зависимости и времени релаксации. Показано, что участие поверхностных ловушек в формировании фото-ЭДС приводит к увеличению фоточувствительности, а величина «усиления» фото-ЭДС зависит от типа ловушек, их концентрации, энергетического положения и величины поверхностного потенциала. На реальной и искусственно окисленной поверхности ваАэ доминирует ловушечная компонента фо-то-ЭДС. Это вызывает увеличение фоточувствительности в 3-^30 раз по сравнению с чисто барьерным механизмом. Сульфидная пассивация поверхности приводит к

уменьшению концентрации ловушек, и фото-ЭДС развивается по барьерному механизму, что согласуется с данными о более совершенном строении такой поверхности.

Вторая глава посвящена изучению явления планарной фотопроводимости (ФП) в пленках GaAs и InP, выращенных на полуизолирующих подложках.

В начале главы описываются методические усовершенствования, позволившие существенно упростить изучение барьерных фотоэффектов в неоднородных полупроводниковых структурах. В частности, показана возможность применения метода динамического конденсатора для определения фото-ЭДС, возникающей в ОПЗ вблизи границы «подложка-пленка»; разработана методика автоматической регистрации зависимости планарной фотопроводимости от конденсаторной фото-ЭДС.

Предварительные экспериментальные исследования ФП в GaAs и InP выявили некоторые неожиданные закономерности, которые не находили объяснения с точки зрения классической (концентрационной) теории фотопроводимости и указывали на важную роль барьерных эффектов в механизме ФП. В частности, в работе обнаружен размерный эффект резкого увеличения кратности ФП при толщине пленки d ~ w, где w - ширина слоя обеднения; установлен факт существования функциональной взаимосвязи планарной фотопроводимости и фото-ЭДС на барьерах; показано, что оценки времени жизни основных носителей по кинетике или стационарному значению ФП оказываются завышенными на несколько порядков.

Особенностью планарной фотопроводимости в рассматриваемых системах является специфика условий транспорта фотоносителей в относительно тонком канале - квазинейтральном объёме пленки - ограниченном с двух сторон потенциальными барьерами приповерхностной ОПЗ и ОПЗ i-n - перехода. В этих условиях фотогенерация электронов и дырок сопровождается не только увеличением концентрации носителей в канале (это соответствует обычному концентрационному механизму ФП), но и изменением ширины канала. Эффект модуляции ширины канала при освещении непосредственно связан с возникновением фото-ЭДС на барьерах и обусловлен уменьшением геометрических размеров барьеров. Строгое теоретическое рассмотрение фотопроводимости приводит к громоздким выражениям, требующим численного решения и содержащим ряд a priori неизвестных и трудно определяемых экспериментально коэффициентов. В работе анализируются основные положения и следствия, вытекающие из упрощенной барьерной модели ФП, и дается экспериментальное обоснование этой модели.

Квазиповерхностная фотопроводимость пленки полупроводника n-типа на полуизолирующей подложке представлена в виде

CTph = °"Pho + + сг,ъ, .

где CTphi,aph2 - фотопроводимость, обусловленная изменением эффективной ширины поверхностного и внутреннего барьеров соответственно, орь0 - приведённая к поверхностной обычная объёмная ФП.

Зависимость барьерной фотопроводимости от высоты барьера и фото-ЭДС на барьере дается соотношением

где Сто = ЧЦпбПо, Цм - подвижность электронов в слое обеднения; 1о - дебаевская длина, У$о - безразмерная высота барьера, Урь - безразмерная фото-ЭДС на барьере,

При относительно низком уровне фотоинжекции, допускающем использование приближения слоя Шоттки, выражение для барьерной компоненты ФП можно представить в виде

Учитывая, что в ОаАв и 1пР в широком интервале интенсивностей освещения (I) зависимость фото-ЭДС от I описывается законом вида УрЬ= Т11п(1+В1), получаем, что в режиме большого сигнала (УР|,»1) логарифмическая зависимость от интенсивности освещения приближенно выполняется и для фотопроводимости (для объёмной ФП, как известно, характерна степенная зависимость стрь ~ 1а, причем при условии арь0 « ст0-(1 а и 1). Таким образом, логарифмическая зависимость от интенсивности освещения является характерным признаком барьерной ФП, позволяющим отличить её от объёмной ФП.

В отличие от объёмной ФП, не имеющей насыщения при высоких освещенно-стях, барьерная фотопроводимость ограничена величиной изменения проводимости при полном спрямлении зон, что соответствует и насыщению фото-ЭДС. Поэтому при достаточно высоких освещенностях объёмная компонента может превышать поверхностную. Оценки показывают, что для этого необходимы потоки ~1020см"2с"'. При обычных более низких уровнях освещения барьерная компонента ФП будет на 3+4 порядка превышать стрЬо.

Расчет показывает, что для малосигнальной фотопроводимости, измеряемой при модулированном освещении Д1 на фоне постоянной подсветки I » Д1, фоточувствительность барьера независимо от механизма фото-ЭДС на барьере должна уменьшаться приблизительно обратно пропорционально I.

На рис. 1 показаны типичные результаты совместных измерений планарной фотопроводимости и конденсаторной фото-ЭДС при постоянном освещении. Кривые 1, 4 получены при непрерывной развертке по интенсивности освещения и характеризуют зависимость полной ФП стрь от поверхностной фото-ЭДС. Кривые 2, 5 сняты после выключения освещения в процессе медленной релаксации фотопотенциала поверхности и представляют собой зависимости агры от УрЬ1. Теоретические зависимости (3,6) практически совпадают с экспериментальными. Гистерезис характеристик обусловлен существованием относительно быстрой компоненты ФП

1/2

Р(У„) = (еУ--Уи-1)и.

а

(сГрь- стры), не связанной с поверхностным барьером, которая обусловлена вкладом внутреннего пч барьера.

В соответствии с предсказанием модели в эксперименте проявляется и логарифмическая зависимость фотопроводимости от интенсивности освещения, и обратно пропорциональная зависимость малосигнальной ФП от интенсивности подсветки. В относительно толстых пленках спектральное распределение фотоэффекта на внутреннем барьере отличается от соответствующей кривой для поверхностного барьера более сильным спадом фоточувствительности в коротковолновой области. Это различие обусловлено светофильторным действием удаленной от внутреннего барьера части пленки. Показано, что при определенных условиях, которые создаются надлежащим выбором толщины пленки, длины волны и частоты модуляции излучения, интенсивности подсветки, фотопроводимость может определяться либо поверхностным, либо внутренним барьерами. В этих предельных случаях наблюдается четкое различие формы спектрального распределения ФП.

В третьей главе рассматриваются вопросы, связанные с разработкой и обоснованием фотоэлектрических методов диагностики поверхности и приповерхностных слоев обеднения в полупроводниках А3В5.

Для определения изгиба зон (У5о) и положения уровня Ферми на поверхности предложены методики, основанные на анализе кинетики поверхностной фото-ЭДС и зависимости стационарной фотопроводимости от фото-ЭДС.

В случае барьерно-ловушечного механизма фото-ЭДС изгиб зон можно рассчитать по параметрам кинетики ПФЭ, измеренной при относительно низком уровне инъекции. Найден алгоритм расчета Ч'ко для случая, когда время установления квазиравновесия в ОПЗ меньше времени электронного обмена между объемом полупроводника и поверхностными ловушками.

При любом механизме фото-ЭДС высоту барьера в слое обеднения можно определить с помощью совместных измерений ФП, ПФЭ и дифференциального эффекта поля (метод СТрьУрь - характеристик). В работе предложены различные варианты реализации этого метода. В частности, для экспресс-оценок удобна методика «одной точки», когда значение Ч^о определяется с помощью зондирования фотопроводимости и фото-ЭДС при произвольном фиксированном значении интенсивности освещения. Более точным является графический способ анализа орь(Урь) - характеристик. В этом случае используется семейство теоретических зависимостей заряда в ОПЗ от изгиба зон С^сО^о, по), параметром которого является объемная концентрация электронов. Экспериментальные зависимости Ор^Ур),) пересчитыва-ются- с учетом значений подвижности носителей в ОПЗ (V, которые находятся из измерений высокочастотного эффекта поля, и строятся в координатах «заряд-потенциал». Изгиб зон является подгоночным параметром, он определяется путем

наложения экспериментальной зависимости /\г \ на соответствующую

А. '

0 4 8 12 16

Рис. 1. Зависимости фотопроводимости от поверхностной фото-ЭДС в GaAs и 1пР

ю1 ю3 ю5 f,ru

Рис. 2. Частотные зависимости подвижности в эффекте поля при различных уровнях фотовозбуждения (GaAs).

Интенсивность освещения, отн. ед.: 1 - 0; 2 - Iff ; 3 - ilff6; 4 - 2Iff4; 5 - 4Iff3; 6 - Iff2; 7 - Iff1; 8 - 1.

кривую семейства СЬс (Ч^о, п0) до совпадения, которое может быть достигнуто при единственном значении Ч^о- Использование широкого континуума экспериментальных значений ор)1 и УрЬ обеспечивает высокую точность определения начального изгиба зон (погрешность методики и 1 кТ/ц).

Анализ показывает, что из измерений арЬ и Урь можно извлечь информацию о емкости ОПЗ. Из выражения для барьерной ФП получена формула для расчета крутизны СТрнСУрь) - характеристики

которая с точностью до и геометрического фактора Ь/1 совпадает с известным выражением для емкости слоя обеднения. Экспериментально регистрируется зависимость СТр|,(Ур1,) при квазистатическом изменении интенсивности освещения в пределах 5-^6 порядков. Значения находятся из измерений эффекта поля. После обработки данных в соответствии с приведенным соотношением используется стандартный алгоритм анализа зависимости емкости от поверхностного потенциала. Отметим, что данная методика, в отличие от обычной СУ-метрии барьера Шоттки, не требует нанесения на поверхность полупроводника металлического электрода (Урь и |д„3 измеряются конденсаторными методами), поэтому её применение не нарушает строение, химический состав и электронную структуру поверхности.

Для контроля параметров системы поверхностных электронных состояний (ПЭС) разработан комбинированный метод диагностики, включающий измерения частотных характеристик дифференциального эффекта поля, стационарной фотопроводимости и поверхностной фото-ЭДС. Идея метода заключается в том, что ПЭС, расположенные в узком энергетическом интервале вблизи электронного квазиуровня Ферми зондируются с помощью дифференциального эффекта поля, а энергетическое положение зондируемого участка в запрещенной зоне варьируется изменением изгиба зон. Начальный изгиб зон находится из измерений ор1, (УрЬ) - характеристик, текущие значения определяются по величине поверхностной фото-ЭДС, плотность состояний - по отношению высокочастотных и низкочастотных значений подвижности в эффекте поля, сечения захвата электронов на ПЭС - по положению области частотной дисперсии Цр(0 (рис. 2). Таким образом, с помощью семейства частотных зависимостей подвижности в эффекте поля, подобного тому, что приведено на рис. 2, можно найти энергетическое распределение параметров ПЭС в том интервале запрещенной зоны, границы которого задаются исходным положением поверхностного уровня Ферми и глубиной модуляции изгиба зон.

Наличие ярко выраженных приповерхностных слоёв обеднения существенно затрудняет получение информации о подвижности носителей заряда вблизи поверхности. Стандартные методики определения подвижности, основанные на ис-

следовании эффекта Холла, в данном случае дают значение усредненной по квазинейтральному объёму холловской подвижности и оказываются практически нечувствительными к дефектной структуре приповерхностной ОПЗ, размер которой часто оказывается соизмеримым с толщиной пленки. В работе предложена методика определения приповерхностной дрейфовой подвижности с помощью совместных измерений дифференциального эффекта поля и поверхностной фото-ЭДС. Высокочастотные значения Цр дают информацию о дрейфовой подвижности электронов на краю ОПЗ. По мере увеличения интенсивности подсветки зондируемая граница «ОПЗ-объём» приближается к поверхности, что позволяет выявить распределение подвижности по координате.

Глава завершается описанием некоторых методических усовершенствований, позволивших расширить возможности метода Кельвина в отношении контроля локальных значений электрофизических параметров поверхности полупроводника. На основе волоконного световода разработана новая конструкция зонда Кельвина и создано устройство для проведения совместных измерений потенциала поверхности и поверхностной фото-ЭДС (диаметр зонда 50н-100 мкм). С помощью модифицированного динамического конденсатора получены профили распределения электростатического потенциала вдоль образцов при наличии «тянущего» поля. Анализ этих распределений позволяет выявлять крупномасштабные поверхностные и объемные неоднородности и оценивать сопротивления омических контактов.

Четвертая глава посвящена проблеме управления поверхностным потенциалом и электронными свойствами поверхности фосфида индия.

Впервые с использованием новых диагностических методик выполнено комплексное исследование электронного состояния поверхности 1пР (изгиб зон, положение уровня Ферми, плотность поверхностных состояний, кинетика релаксационных процессов) при адсорбционных, термических, окислительных, ионных и химических обработках. Установлена важная роль адсорбционных и окислительных процессов в формировании приповерхностного потенциального барьера. Предложены способы модификации поверхности, позволяющие варьировать положение уровня Ферми в запрещенной зоне и управлять электрофизическими и фотоэлектрическими характеристиками 1пР.

Обнаружено, что на поверхности, контактирующей с атмосферой, в отличие от атомарно-чистой поверхности в сверхвысоком вакууме и границ 1пР с металлами и диэлектриками, уровень Ферми расположен не в верхней части запрещенной зоны, а вблизи ее середины и, практически, не закреплен. При смене газового окружения или иных «мягких» воздействиях (например, при адсорбции атомов металлов), влияющих на концентрацию медленных адсорбционных ПЭС, положение уровня Ферми на поверхности изменяется в достаточно широких пределах ( > ДЕе/2 ). Интегральный заряд поверхности задается двумя слабо взаимодействующими системами электронных состояний: быстрыми состояниями биографического происхождения и медленными состояниями адсорбционной природы. Быстрые ПЭС обусловлены структурно-химическим разупорядочением границы раздела полупроводник-

оксид, они проявляются в качестве центров захвата в эффекте поля (время электронного обмена с объемом полупроводника т < 10"3 с), их плотность §(Е) ~ см' ' эВ" экспоненциально затухает вглубь запрещенной зоны. Медленные состояния (т > 1 с) возникают в результате хемосорбции кислорода и локализованы на внешней поверхности и в объеме оксидного слоя.

Экспериментальное обнаружение значительных изменений изгиба зон, работы выхода, проводимости, фото-ЭДС и других характеристик при нарушении ад-сорбционно-десорбционного равновесия на реальной поверхности 1пР меняет сложившееся ранее представление об окончательном формировании приповерхностного потенциального барьера в соединениях А3В5 при адсорбции первого монослоя атомов примеси (так называемая, «единая модель дефектов»).

Вывод об определяющей роли поверхностного оксида и состояний адсорбционной природы в формировании электронной структуры реальной поверхности 1пР подтверждается результатами исследования эффекта поверхностного легирования металлами (ГШ). В работе выявлены существенные отличия в проявлении этого эффекта на окисленной поверхности от литературных данных по адсорбции металлов на атомарно-чистой поверхности 1пР (рис. 3, 4):

1. Адсорбция металлов на чистых поверхностях может приводить и к положительному, и к отрицательному заряжению поверхности (это зависит от адсорбата, типа проводимости и уровня объёмного легирования полупроводника). На реальных поверхностях во всех случаях наблюдается универсальное донорное действие металлов.

2. Электронное состояние реальной поверхности после ПЛ неравновесно: в условиях кислородосодержащей внешней среды происходит релаксация поверхностного потенциала и восстановление исходного заряда поверхности (рис. 3).

3. Изменение состояния реальной поверхности 1пР при ПЛ обусловлено взаимодействием атомов металлов с медленными электронными ловушками на внешней поверхности оксидного слоя и практически не затрагивает систему быстрых ПЭС, связанных с дефектами и разупорядочением границы раздела полупроводник-оксид. Детальный анализ всей совокупности экспериментальных данных по эффекту ПЛ приводит к заключению, что обнаруженные отличия в проявлении адсорбционно-электрического эффекта обусловлены тем, что в случае чистых поверхностей происходит непосредственное взаимодействие адатомов с матрицей, сопровождающееся генерацией структурных дефектов и возникновением поверхностных состояний, закрепляющих уровень Ферми; в случае реальной поверхности взаимодействие идет через «посредника», в роли которого выступает оксидный слой и адатомы кислорода на его внешней поверхности.

Отметим, что основные закономерности влияния легирования металлами на свойства окисленной поверхности 1пР согласуются с полученными нами данными об эффекте ПЛ в других полупроводниках (ве, Б1, ОаАв, СёЭе, СсйпРг). Существование общих закономерностей эффекта для материалов, заведомо отличающихся

Рис. 3. Кинетика изменения фотопотенциала поверхности в процессе (1,2) и после (1',2') адсорбции серебра на поверхности р-

Пунктиры при 1 = 8 мин ы ? = 16 мин. соответсвуют окончанию ПЛ и напуску воздуха соответственно. На вставках показан вид кинетики фотоотклика до (1) и после (II) ПЛ.

атомарно-чистая реальная

Рис. 4. Положение уровня Ферми на атомарно-чистой и реальной поверхности 1пР до и после адсорбции металлов.

по своим объёмным свойствам, строению, химическому составу и электронной структуре поверхности, свидетельствует о том, что существует общий механизм взаимодействия атомов металлов с реальной поверхностью полупроводников различных классов. Поэтому при построении модели реакций перезарядки поверхности при ГШ мы исходили из того, что адсорбент в первую очередь играет роль поставщика свободных носителей заряда и удобного фиксатора процессов, протекающих в пограничном (оксидном) слое, и в этом смысле может быть заменен другим полупроводником или металлом. В основе модели предположение о том, что атомы металла химически взаимодействуют с электроотрицательными частицами (кислород, гидроксильные группы), адсорбированными на поверхности оксида. При этом образуются нейтральные комплексы типа окислов (гидроокислов) металла. Связанные металлом молекулы кислорода теряют способность к хемосорбции, а хемосор-бированные ионы Ог, О', ОН" нейтрализуются, отдавая захваченные ими электроны в зону проводимости полупроводника ( Ме + 02~ => МехОу + е" ). В результате такого рода реакций происходит уменьшение плотности отрицательного заряда поверхности независимо от типа проводимости полупроводника и донорно-акцепторных свойств атомов металла по отношению к данному полупроводнику. В рамках данной модели объясняются не только основные закономерности, но и некоторые детали эффекта ГШ (например, необратимое изменение работы выхода за счет так называемой дипольной компоненты, значительное ускорение релаксационных процессов на легированной металлами поверхности и др.).

Исследование характера взаимосвязи физико-химического и электронного состояния поверхности 1пР при различных способах ее окисления (анодирование, термическое окисление на воздухе, плазмохимическое окисление) показало, что независимо от отличий в химическом составе, строении и дефектной структуре границы раздела, которые отчетливо выявлялись в оптических и электрофизических измерениях (показатель преломления, работа выхода), формирование оксидов толщиной и 10 нм сопровождается приблизительно одинаковым перемещением уровня Ферми от середины запрещенной зоны к краю зоны проводимости (АЕрэ ~ 0,4 эВ). Показано, что этот эффект связан с исчезновением ПЭС адсорбционной природы при относительно толстых оксидных покрытиях. Тот факт, что способ окисления не оказывает существенного влияния на положение поверхностного уровня Ферми, подтверждает выводы «модели разупорядочения» (БЮЗ-модель, Хасегава, 1986), согласно которой «биографические» ПЭС возникают вследствие структурно-химического разупорядочения границы раздела полупроводник-оксид. Плотность состояний и положение уровня Ферми в этом случае определяются не конкретным типом структурных дефектов, а степенью разупорядочения интерфейса.

Исследование электронного состояния поверхности, облученной ионами неона показало, что при низких энергиях и малых дозах, когда каскад соударений разыгрывается непосредственной у поверхности кристалла (пробег ионов значительно меньше ширины приповерхностного слоя обеднения), поверхность приобретает типичные признаки «квазиизоляции»: она теряет чувствительность к полевым и ад-

сорбционным воздействиям. Анализ экспериментальных данных приводит к выводу о том, что уровень Ферми на сильно деструктурированной поверхности жестко закреплен в верхней части запрещенной зоны при EFS » ECs - 0.3 эВ, а плотность ПЭС вблизи положения закрепления превышает 1013 см"2'эВ"'. Полученное значение энергии Ферми на искусственно разупорядоченной поверхности InP согласуется с расчетом энергии зарядовой нейтральности системы ПЭС, выполненным в рамках DIGS-модели.

В опытах по ионному облучению i-n структур InP со стороны подложки была продемонстрирована эффективность применения разработанных в диссертации поверхностно-чувствительных методик для обнаружения и исследования далыюдей-ствующего влияния ионной имплантации на систему структурных дефектов в полупроводниках.

В заключительном параграфе этой главы излагаются результаты исследования электронных свойств поверхности InP(lOO), модифицированной атомами серы. Показано, что замена слоя собственного оксида на моноатомный сульфидный слой при химической обработке в растворе Na2S'9H20 приводит к увеличению изгиба зон и значительному (на несколько порядков) ускорению релаксации поверхностной фо-то-ЭДС. Вследствие уменьшения инерционности поверхностного барьера резко возрастает сигнал фотоотклика и расширяется спектральный интервал фоточувствительности тонкопленочных фоторезисторных структур на основе InP.

Исследование поверхности, покрытой относительно толстым слоем сульфида индия (« 20 им), сформированным при термообработке в парах серы, показало, что «сухое» сульфидирование является более эффективным способом пассивации поверхности InP. На такой поверхности не обнаружен слой обеднения (имеет место состояние «плоских зон» или слабого обогащения). Введение сульфидной прослойки на границу InP-S¡02 позволяет увеличить крутизну вольт-фарадных характеристик, устранить частотную дисперсию емкости, уменьшить гистерезисные эффекты, а также на порядок снизить плотность граничных состояний в МДП-структурах.

В пятой главе изучается возможность управления поверхностными свойствами арсенида галлия в условиях жесткого закрепления уровня Ферми на поверхности.

Для получения количественной информации о степени закрепления уровня Ферми проведены теоретические и экспериментальные исследования зависимости приповерхностного изгиба зон от объемной концентрации основных носителей. Показано, что характер зависимости 4'so(n0) определяется плотностью поверхностных состояний (рис. 5). В качестве «порога пиннинга» выбрано такое значение плотности состояний gp, при котором изгиб зон становится малочувствительным к изменению объемного легирования.

Найдено, что в практически важном для GaAs интервале п0~ 1015-н1017 см"3 gp~ ~ 5' 1012 -ь 1013см"гэВ"'. В результате сопоставления теории с экспериментом удалось выявить энергетическое распределение плотности состояний в центральной части

ТЯ,В

0.8

Рис. 5. Зависимости приповерхностного изгиба зон от уровня объемного легирования в СаАэ.

1-5 - теоретические зависимости, построенные при следующих значениях средней плотности ПЭС в центральной части запрещенной зоны (см-2' эВ'1): 1 -1014,2 - 1013, 3 -5-10", 4-2-10", 5 - 10";

0.4

6,7 - аппроксимация экспериментальных данных.

Подготовка поверхности:

5

8 - химико-механическая полировка, 9 - анодное окисление, 10 - естественная поверхность роста эпи-таксиального СаАв.

15

16

10

10

Пр, см'

запрещенной зоны, а также оценить степень закрепления поверхностного уровня Ферми (по ширине энергетического интервала, внутри которого £ < gp). Установлено, что на поверхности ваЛв, как и в случае 1пР, энергетический спектр ПЭС описывается квазинепрерывным распределением вида g(E) ~ ехр [(Е-Еи)/Е0] с характерным масштабом затухания Е0 « 0,1 эВ. Однако, в отличие от 1пР, плотность ПЭС в середине запрещенной зоны близка к gp, что резко снижает эффективность управления состоянием поверхности с помощью адсорбционных воздействий. В этих условиях рассмотрены два возможных пути решения проблемы управления:

• модификация энергетической структуры поверхности для изменения эффективной высоты барьера и электрических свойств приповерхностных слоев при сохранении пиннинга уровня Ферми вблизи середины запрещенной зоны;

• пассивация поверхности - целенаправленное снижение плотности поверхностных состояний, ответственных за пиннинг уровня Ферми (этот вопрос выделен отдельно и рассматривается в гл. 6).

Одним из способов изменения фотоэлектрических свойств поверхности ОаАэ при жестком закреплении уровня Ферми является термическое окисление. При исследовании внутреннего фотоэффекта на термически окисленной поверхности обнаружено явление фотопамяти электростатического потенциала при Т = 300 К (время релаксации ~ 10б с). Ранее подобные эффекты в арсениде галлия наблюдались лишь при низких температурах (~ 77 К) и объяснялись захватом неосновных носителей поверхностными состояниями. Характерной особенностью фотопамяти в системе ОаАв -термический оксид (ТО) является то, что для возникновения эффекта нужна некоторая пороговая энергия фотонов, существенно превышающая ширину

запрещенной зоны полупроводника. Установлено, что эта энергия соответствует электронным переходам между потолком валентной зоны ТО и дном зоны проводимости GaAs, а само явление связано с фотоинжекцией дырок из GaAs в ТО и их захватом на ловушки в объеме оксида. Замедленная релаксация потенциала поверхности после освещения объясняется наличием высокого рекомбинационного барьера (~ 2 эВ), отделяющего ловушки от электронов в объеме полупроводника. С позиции предложенной модели объяснены температурные изменения электронной структуры границы раздела и установлена энергетическая зонная диаграмма системы GaAs-TO.

Процесс электрохимического (анодного) окисления GaAs сопровождается интенсивным дефектообразованием, что приводит к дополнительному (по сравнению с реальной поверхностью) разупорядочению приграничной области полупроводника и исключает возможность применения АО для пассивации электронного состояния поверхности GaAs. Вместе с тем оказалось, что при толщинах, превышающих длину туннелирования 4-ь5 нм), анодные оксиды обеспечивают эффективную защиту поверхности GaAs от воздействия адсорбированных примесей и могут быть использованы для химической пассивации поверхности. Изучение приповерхностных фотоэффектов показало, что анодное окисление приводит к увеличению малосигнальной планарной фотопроводимости в пленках GaAs. Наблюдаемый рост фотоотклика обусловлен ускорением релаксационных процессов за счет подавления поверхностного прилипания неосновных носителей. Этот кинетический эффект полностью «перекрывает» противоположное влияние на фотопроводимость структурных дефектов, снижающих подвижность и увеличивающих скорость рекомбинации носителей заряда.

В результате исследования влияния соотношения компонентов газовой фазы [AsH3/Ga(CH3)3] при МОС-гидридной эпитаксии на электрофизические свойства объема и поверхности пленок GaAs выявлена роль дефектов, связанных с отклонением от стехиометрии, и оптимизированы технологические параметры процесса эпитаксии. Показано, что повышение концентрации арсина в зоне роста на завершающей стадии эпитаксии позволяет существенно увеличить дрейфовую подвижность электронов вблизи поверхности.

Разработан способ управления эффективной высотой приповерхностного потенциального барьера и фоточувствительностью пленок GaAs при фиксированном положении уровня Ферми на поверхности, основанный на применении методики поверхностного легирования золотом из раствора в сочетании с термовакуумной обработкой. Предложена модель трансформации контактного барьера при термоактивации межфазных взаимодействий в системе «GaAs-островковая пленка Аи», предполагающая формирование тонкого (туннельно прозрачного) сильнолегированного подповерхностного слоя за счет аутдиффузии Ga, генерации точечных дефектов типа VGa и локализации легирующей примеси (Ge, Si) в подрешетке Ga.

Шестая глава, имеющая в основном прикладной характер, посвящена разработке методов пассивации поверхности ОаАв.

Улучшение строения и электронного состояния поверхности полупроводника путем её пассивации является необходимым первым этапом создания достаточно совершенных межфазных границ при использовании материалов, которые в структурном отношении не согласованы с полупроводниковой матрицей. Как известно, к этому типу относятся практически все границы ОаАв с металлами и диэлектриками. Исследование было нацеленно на решение трех в известной степени самостоятельных задач: снижение химической активности поверхности и границ раздела (в частности, темпа окисления поверхности при контакте с атмосферой); уменьшение скорости поверхностной рекомбинации; открепление уровня Ферми.

Учитывая, что одним из основных источников приповерхностного разупоря-дочения в ваАз является свободный мышьяк, возникающий в результате химического взаимодействия СаАв и Аз203, в работе предложены и изучены такие способы модификации поверхности, которые могли бы предотвратить окисление или обеспечить формирование стабильного собственного оксида без элементного мышьяка и его полуторного окисла. Наряду с развитием известного метода сульфидной пассивации, разработаны новые методы пассивации поверхности ваЛв:

• фотохимическое окисление при облучении вакуумным ультрафиолетом,

• фосфидная пассивация при обработке в парах РН3,

• гетероэпитаксиальная пассивация под слоем более широкозонного полупроводника 1пОаР.

Применение этих методов позволило в значительной степени усовершенствовать электронное состояние поверхности СаАв: уменьшить изгиб зон, плотность поверхностных центров захвата и рекомбинации, стабилизировать свойства поверхности и улучшить характеристики диодов Шотгки.

Исследования электронных свойств поверхности, модифицированной вакуумным ультрафиолетом (длина волны излучения 123,6 нм, плотность потока фотонов ~1016 см"2с"') показали, что в результате УФ-обработки на поверхности ОаАэ в глубине запрещенной зоны возникает достаточно широкий энергетический интервал, внутри которого плотность ПЭС не превышает 1012 см"2эВл. Это приводит к существенному снижению потенциального барьера на свободной поверхности и границе АУОэАб. Показано, что эффект пассивации обусловлен фотостимулирован-ным доокислением поверхности ваАБ, в результате которого элементный мышьяк переходит в высшее окисленное состояние (ОаАзОД а в составе оксида доминирует фаза 0а203.

Комплексная диагностика приповерхностного барьера и параметров системы ПЭС при стандартной («влажной») сульфидной обработке ОаАБ в растворе Ыа28 9Н20 показала, что такая методика пассивации, хотя и приводит к снижению скорости поверхностной рекомбинации, но из-за отсутствия открепления уровня Ферми в полной мере не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к пассивирующим покрытиям. На основании анализа теоретических и экспериментальных

работ по составу и структуре сульфидированных поверхностей предсказан и экспериментально обнаружен эффект открепления уровня Ферми на свободной поверхности и МП-границах при использовании специальной методики сульфидирования, включающей химическую обработку в растворе На259Н20 и вакуумный отжиг (300^-400°С). В этом случае формируется упорядоченный (приблизительно моноатомный) покровный слой, в котором атомы серы занимают положения атомов мышьяка и химически связаны только с атомами галлия. Плотность «хвостовых» состояний акцепторного типа на такой поверхности уменьшается более чем на порядок. Уровень Ферми «уходит» из узкого интервала стандартного закрепления вблизи середины запрещенной зоны и располагается в ее верхней части (см. таблицу). Исследования диодов Шоттки показали, что в отличие от непассивированных контактов Ме-СаАя, для которых характерна слабая чувствительность потенциального барьера к работе выхода металла, на сульфидированных границах А1/8/ОаАБ, Аи/Б/СаЛв высоты барьеров отличаются на к 0.6 В и по абсолютному значению приближаются к теоретическому пределу Шотгки. Эффект открепления уровня Ферми в МП-контакте оказался стабильным (в течение нескольких месяцев хранения на воздухе какой-либо деградации ВАХ диодов не выявлено). Это указывает на то, что буферный сульфидный слой обеспечивает не только электронную, но и химическую пассивацию границ в исследованных системах. В частности, сульфидиро-вание А1/ОаАз - одной из наиболее активных в химическом отношении границ -приводит к подавлению реакции обменного типа А1 + СаАэ —> А1Аэ + ва, ответственной за возникновение поверхностных состояний дефектной природы.

Рис. 6. Энергетическое распределение ПЭС в ваЛв до (1) и после (2) фосфид-пои пассивации поверхности.

Суть метода фосфидной пассивации заключается в формировании тонкого (квазиморфного) покровного слоя фосфида галлия в установке для газофазной эпитаксии сразу после завершения эпитаксиального наращивания ваЛв. Замещение приповерхностных атомов мышьяка атомами фосфора в этом методе достигается путем термообработки ваАз в парах фосфина. Фосфид галлия отличается минимальной скоростью окисления среди соединений

А3В5 и, как показали исследования, обеспечивает необходимое структурно-химическое сопряжение базового слоя ваЛв с внешним слоем собственного оксида на поверхности ОаР. Создание достаточно совершенных гетерограниц ОаАэ - йаР и БаР - собственный оксид приводит к резкому уменьшению эффективной плотности поверхностных состояний в ваЛв (рис. 6). В прикладном отношении особенно важно то, что электронное состояние поверхности остается неизменным в течение нескольких месяцев хранения образцов на воздухе. Это позволяет использовать фос-фидную обработку не только для пассивации, но и для консервации поверхности ваЛв.

В случае гетероэпитаксиальной пассивации на границу раздела методом эпи-таксии вводится переходный слой более широкозонного, чем ваАБ полупроводника, образующего гетеропереход охватывающего типа. Это приводит к ограничению рекомбинационных потоков носителей на внешнюю поверхность гетерослоя. Одной из главных целей введения такого слоя является создание малодефектной гетеро-границы в базовом полупроводнике. Поэтому материал слоя должен удовлетворять требованиям структурного соответствия по отношению к базовому полупроводнику. В качестве такого материала в работе выбран 1пхОаихР с х и 0.5 (ДЕе к 1.9 эВ). Как показали исследования захвата носителей в эффекте поля, твердый раствор Ino.5Gao.5P удовлетворяет и другому важному условию, предъявляемому к пассивирующему покрытию: он характеризуется низкой по сравнению с СаАэ плотностью состояний на границе с собственным оксидом. Наряду с модельными представлениями о механизме гетероэпитаксиальной пассивации в работе дано подробное экспериментальное обоснование этого метода пассивации. В частности, обнаружено снижение поверхностного захвата и рекомбинации приблизительно на два порядка и уменьшение приповерхностного изгиба зон на к 0.5 эВ. Как и при фосидной пассивации поверхность стабильна при длительном хранении на воздухе.

В таблице приведены сводные данные, характеризующие электронное состояние поверхности СаАв при различных методах пассивации. Эти данные позволяют сравнить эффективность предложенных в работе методов в отношении:

• положения уровня Ферми на свободной поверхности (Есв-Ерв),

• открепления уровня Ферми на МП- контакте [в качестве характеристики этого эффекта выбрана величина (фвАи - Фв^), равная разности высот барьеров в контактах АиЛЗаАБ и АШаАэ; в пределе Шоттки (резкая граница, плотность ПЭС равна нулю) фвАи - ФвА'» 0,75 В], '

• средней плотности ПЭС в центральной части запрещенной зоны g,

• инерционности фотоотклика поверхностного барьера (оценивается по кинетике поверхностной фото-ЭДС),

• стабильности состояния пассивированной поверхности при хранении образцов на воздухе.

Электронное состояние поверхности при различных методах пассивации в сравнении с состоянием непассивированной поверхности СаАя

МЕТОД ПАССИВАЦИИ Есэ - Ер5, эВ ™ А» ,„ А| фв -фв , В 2. смАэВ'1 Влияние на кинетику фото-ЭДС Стабильность состояния поверхности в условиях атмосферы

УФ-обработка 0.47 0.49 5 10" ускорение несколько суток

Сульфидирование 0.35 0.63 1,510" ускорение менее 20 часов

Фосфидирование 0.36 0.45 <10" замедление более 6 месяцев

1 Пассивация гетеро слоем 1пваР 0.35 - <10" замедление не менее года

Без пассивации 0,65ч- 0.8 0.1-5-0.2 >2 Ю12 - -

Примечание: приведенные значения <рвА"- <РвА получены путем усреднения результатов измерений высот соответствующих барьеров методами вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик.

Из результатов проведенного исследования вытекают следующие выводы, касающиеся практического применения пассивирующих обработок поверхности ваАз.

1. Все рассмотренные методы пассивации могут быть использованы для уменьшения высоты приповерхностного барьера, открепления уровня Ферми на свободной поверхности ваАв и снижения скорости поверхностной рекомбинации.

2. В отношении управления высотой барьера в контакте металл - полупроводник наиболее эффективным является модифицированный метод сульфидной пассивации.

3. Минимальная плотность ПЭС (g < 10" см-2'эВ"') достигается с помощью обработки ваАз в парах фосфина или в результате нанесения покровного гетеро-эпитаксиального слоя 1пОаР.

4. Для подавления медленной релаксации потенциала поверхности после освещения пригодны методы сульфидной и УФ - пассивации. Последний метод особенно перспективен для применения в технологии молекулярно-лучевой эпитакси-ей, поскольку наряду с улучшением электронных свойств поверхности обеспечивает ее очистку от углеродосодержащих загрязнений.

5. Методы фосфидной и гетероэпитаксиалыгой пассивации обеспечивают надежную консервацию состояния пассивированной поверхности ОаАв, что представляет интерес для технологий, в которых применяется экспозиция полупроводниковых пластин на воздухе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Выполнено многоплановое исследование электронных свойств реальной поверхности БаАБ и 1пР, в результате которого выявлены общие закономерности и особенности приповерхностных фотоэлектронных процессов в этих материалах, предложены новые фотоэлектрические методы диагностики, а также способы модификации поверхности для управления положением уровня Ферми на поверхности и электрофизическими параметрами приповерхностной области, снижения плотности поверхностных центров захвата и рекомбинации, стабилизации состояния поверхности и улучшения характеристик приборных структур.

2. Методом динамического конденсатора обнаружено и изучено явление длинновременной поверхностной фото-ЭДС в фосфиде индия. Построена феноменологическая модель, описывающая основные закономерности кинетики, температурные и люкс-вольтовые характеристики фото-ЭДС. Показано, что особенности явления обусловлены захватом фотодырок на ловушки, распределенные в оксидном слое в пределах длины туннелирования от границы раздела и связанные с хемо-сорбцией кислорода.

3. В результате теоретического и экспериментального исследования фактора идеальности поверхности г), характеризующего наклон люкс-вольтовых характеристик фото-ЭДС в полулогарифмических координатах, установлено, что в широкозонных полупроводниках с приповерхностным слоем обеднения параметр г| является чувствительным индикатором электронного состояния поверхности. Показана возможность оценки качества подготовки поверхности по величине этого параметра.

4. Исследование ПФЭ при малом отклонении потенциала поверхности от равновесного значения показало, что в этих условиях можно выделить барьерную и ло-вушечную компоненты фото-ЭДС, которые различаются по величине, времени релаксации и температурной зависимости. Наличие поверхностных ловушек приводит к увеличению фоточувствительности, инерционности фотоотклика и энергии активации фото-ЭДС. Из сравнения экспериментальных дайных с теорией следует, что на окисленной поверхности ОаАБ фотоэффект имеет в основном ловушечную природу; пассивация поверхности приводит к значительному уменьшению концентрации ловушек, и доминирующим становится барьерный механизм фото-ЭДС.

5. Получены прямые экспериментальные доказательства барьерной природы планарной фотопроводимости в ¡-п структурах на основе ваАв и 1пР. Развита барьерная модель фотопроводимости, получены простые аналитические выражения, описывающие экспериментальные зависимости фотопроводимости от интенсивности освещения, изгиба зон и фото-ЭДС. Разработаны методики разделения вкладов

в фотопроводимость поверхностного и внутреннего (¡-п) барьеров, основанные на различии кинетических и спектральных характеристик фотоэффектов на этих барьерах.

6. Предложены и экспериментально обоснованы новые фотоэлектрические методы диагностики электронного состояния поверхности, приповерхностных слоев обеднения и переходных слоев в эпитаксиальных структурах, позволяющие определять положение уровня Ферми на поверхности, эффективную концентрацию примеси и дрейфовую подвижность электронов вблизи поверхности, энергетическое распределение параметров поверхностных состояний, фото-ЭДС на границе подложка-пленка. Разработана новая конструкция динамического конденсатора (зонда Кельвина), на базе которой создано устройство для проведения локальных измерений потенциала и фотопотенциала поверхности, пригодное для выявления поверхностных и объемных неоднородностей.

7. Впервые с использованием новых диагностических методик выполнено комплексное исследование электронного состояния поверхности 1пР (изгиб зон, положение уровня Ферми, плотность поверхностных состояний, кинетика релаксационных процессов) при адсорбционных, термических, окислительных, ионных и химических обработках. Установлены основные закономерности влияния физико-химического состояния поверхности на ее электронные свойства. Выявлена определяющая роль в формировании поверхностного заряда «медленных» состояний адсорбционной природы И «быстрых» ПЭС, обусловленных разупорядочением границы раздела полупроводник-оксид. Предложены способы модификации поверхности, позволяющие варьировать положение поверхностного уровня Ферми в пределах ~ АЕе/2 и управлять электрическими и фотоэлектрическими характеристиками тонких пленок 1пР.

8. Исследованы электрофизические свойства реальной поверхности 1пР при поверхностном легировании металлами из атомного пучка в вакууме. Обнаружено обратимое донорное действие атомов металлов, приводящее к спрямлению энергетических зон у поверхности полупроводника п-типа и увеличению изгиба зон и образованию приповерхностного инверсионного канала в полупроводнике р-типа. Сформулированы и обоснованы общие модельные представления о реакциях перезарядки на реальной поверхности полупроводников при адсорбции атомов металлов.

9. Теоретически и экспериментально исследована зависимость положения уровня Ферми на поверхности от концентрации основных носителей в объеме невырожденного полупроводника с приповерхностным слоем обеднения. Установлено, что эволюция изгиба зон при изменении объемного легирования существенно зависит от плотности поверхностных состояний, которая может быть определена из

сопоставления теории с экспериментом. Получена количественная информация о степени закрепления уровня Ферми на реальной поверхности ОаАэ и при различных способах ее модификации.

10. Показано, что в условиях жесткого закрепления уровня Ферми на поверхности с помощью некоторых физико-технологических воздействий (варьирование режима МОС-гидридной эпитаксии, осаждение островкового покровного слоя золота, окисление поверхности) можно в значительной мере управлять эффективной высотой приповерхностного потенциального барьера, фотоэлектрическими свойствами тонких пленок, а также осуществлять корректировку концентрации и дрейфовой подвижности носителей вблизи поверхности.

11. Обнаружен эффект высокотемпературной фотопамяти потенциала поверхности в системе «п-ваАз - термический оксид». Показано, что причиной заряжения поверхности при освещении является надбарьерный перенос фотодырок через границу раздела и их захват на глубокие ловушки в оксидном слое. Установлена энергетическая диаграмма окисленной поверхности ваАБ, объяснены температурные изменения электронной структуры границы раздела.

12. Показана возможность применения фотохимического окисления ОаАэ при облучении вакуумным ультрафиолетом для целей пассивации поверхности и управления высотой барьера Шоттки.

13. Установлено, что стандартная («влажная») методика сульфидной пассивации не в полной мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к пассивирующим слоям. Предложена модифицированная технология сульфидирования, включающая химическую обработку и вакуумный отжиг, которая обеспечивает значительное снижение плотности поверхностных центров захвата и «открепление» уровня Ферми на свободной поверхности СаАэ и границах раздела АЬЧЗаАэ, Аи/ОаАэ.

14. Предсказан, обнаружен и исследован эффект пассивации при обработке ваАБ в парах фосфина сразу после завершения процесса газофазной эпитаксии. Установлено, что фосфидная пассивация наряду с уменьшением изгиба зон, плотности поверхностных состояний и скорости поверхностной рекомбинации обеспечивает длительную консервацию состояния поверхности. '

15. Обоснована модель гетероэпитаксиальной пассивации поверхности ОаАз с помощью покровного слоя Ino.5Gao.5P. Основные закономерности влияния гетероэпитаксиальной пассивации на электронные свойства поверхности ОаАБ объяснены образованием структурно совершенной границы СаАзЛпо^Сао^Р, относительно низкой плотностью состояний на внешней поверхности Ino.5Gao.5P и ограничением рекомбинационных потоков носителей на эту поверхность барьером гетерослоя.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Карпович И. А., Калинин А.Н., Бедный Б.И. Определение параметров поверхности полупроводника при поверхностном легировании. // ФТП. 1976. Т. 10. №7. С. 1402-1405.

2. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А. О стабилизации эффекта поверхностного легирования металлами. // Микроэлектроника. 1976. Т.5. № 3. С. 289-290.

3. Карпович И.А., Бедный Б.И., Калинин А.Н. Неравновесное изменение состояния поверхности ве и в! при адсорбции атомов металлов в вакууме. // ФТП. 1976. Т.10. №10. С. 1856-1859.

4. Калинин А.Н., Бедный Б.И.,Карпович И.А. Влияние адсорбции атомов металлов в вакууме на свойства реальной поверхности германия. // Изв. ВУЗов, Физика.

1976. №4. С. 122-124.

5. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А. О нейтрализации эффекта поверхностного легирования на контакте металл-полупроводник. // Изв. ВУЗ ов, Физика.

1977. №3. С. 131-134.

6. Карпович И.А, Калинин А.Н., Бедный Б.И., Бенедиктов Ю.А. Длинновременные изменения поверхностного потенциала монокристаллов СсЮеРг при освещении. // Изв. ВУЗов, Физика. 1977. №3. С. 51-54.

7. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А. Исследование поверхностных ловушек в ваАБ методами поверхностного легирования и эффекта поля. // ФТП. 1977. Т. 11. №2. С. 325-330.

8. Калинин А.Н., Бедный Б.И. Одновременное измерение контактного потенциала и проводимости полупроводника. // Приборы и техника эксперимента. 1977. №1. С. 242 -243.

9. Бедный Б. И., Калинин А. Н., Карпович И. А., Тихов С. В. Влияние легирования индием границы раздела двухслойного диэлектрика на свойства МОП-структуры. // Микроэлектроника. 1978. Т.7. № 3. С. 266 -270.

10. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А. О подвижности в эффекте поля при непрерывном энергетическом спектре поверхностных состояний. // ФТП. 1979. Т. 13. №7. С. 1436-1438.

11. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А, Подольский В.В. Исследование поверхностной фото-ЭДС при поверхностном легировании. // Изв. ВУЗов, Физика. 1980. №7. С. 115-116.

12. Бедный Б.И., Шилова М.В., Тихов С.В., Карпович И.А. Влияние анодного окисления на фотопроводимость и состояние поверхности эпитаксиального СаАз. // ФТП. 1980. Т.14. №11. С. 2134 - 2138.

13. Бедный Б. И., Калинин А. Н., Карпович И. А , Тихов С. В. О температурных изменениях электронного состояния поверхности БаЛв. // ФТП. 1980. Т. 14. № 9. С. 1851 - 1854.

14. Бедный Б. И., Калинин А. Н., Карпович И. А. Влияние освещения на потенциал окисленной поверхности GaAs. // Микроэлектроника. 1980. Т. 9. № 6. С. 564 -568.

15. Бедный Б. И., Калинин А. Н., Карпович И. А. Температурные и световые изменения потенциала окисленной поверхности GaAs. // Матер. VII Всес. симпозиума по электронным процессам на поверхности полупроводников и границе раздела полупроводник-диэлектрик. 4.1. Новосибирск: ИФП АН СССР, 1980, с. 28 - 30.

16. Тихов С. В., Мартынов В. В., Бедный Б. И., Карпович И. А. Электронные и ионные явления в структуре Ме-анодный окисел-GaAs. // Там же, ч. 2, с. 238 -240.

17. Бедный Б.И., Бенедиктов Ю.А., Калинин А.Н., Карпович И.А. Влияние термовакуумной обработки на свойства поверхности эпитаксиального GaAs. // Изв. ВУЗов, Физика. 1980! №3. С. 30 - 34.

18. Бедный Б.И., Тихов C.B., Калинин А.Н., Карпович И.А Об электрической активности атомов индия на окисленной поверхности GaAs // Изв. ВУЗов. Физика. 1981. Kall. С. 101-106.

19. Бедный Б.И., Болдыревский П.Б., Калинин А.Н., Карпович И.А., Паршков В.Г. Электрофизические свойства субмикронных слоев GaAs, полученных газофазной эпитаксией в системе Ga(CH3)3 - AsH3 - Н2. // Изв. ВУЗов, физика. 1981. №11. С. 121 -124.

20. Тихов C.B., Бедный Б.И., Карпович И.А., Мартынов В.В. О зарядовом состоянии диэлектрика в структуре арсенид галлия -анодный окиссл. // Микроэлектроника. 1981. Т. 10. Ks 3. С. 250-252.

21. Бедный Б.И., Болдыревский П.Б., Паршков В.Г., Ткаченко C.JL, Калинин А.Н. Газофазная эпитаксия структур GaAs - AlGaAs с высокой подвижностью электронов. // Матер. II Всес. конф. по физическим процессам в полупроводниковых гетероструктурах. Т.2, Одесса, 1982, с.58 - 59.

22. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А. Определение приповерхностной подвижности электронов в эпитаксиальном GaAs. И Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1982. Вып. 11(172). С. 22 - 24.

23. Тихов C.B., Мартынов В.В., Бедный Б.И., Карпович И.А. Изменение зарядового состояния структуры металл-анодный окисел-арсенид галлия под действием ультрафиолетового облучения. // Электрон, техн. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. 1982. Na 6(157). С. 18 - 23. '

24. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А., Тихов C.B. Электрофизические свойства окисленной поверхности GaAs. // Физика окисных пленок, Петрозаводск, ПГУ, 1982, с. 75-76.

25. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А. Зависимость стационарной фотопроводимости от фотопотенциала поверхности в GaAs. // ФТП. 1983. Т. 17. №7. С. 1302-1304.

26. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А , Савинов А.Н. О фоточувствительности эпитаксиальных пленок GaAs. // Изв. ВУЗов, физика. 1984. №12. С. 84-85.

27. Савинов А.Н., Бедный Б.И., Калинин А.Н., Паршков В. Г. Влияние приповерхностных избытков галлия и мышьяка на эффект поверхностного легирования GaAs индием. // Тезисы докладов VIII Всес. совещания по физике поверхностных явлений в полупроводниках. Ч. 2. Киев. 1984. С. 76.

28. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А., Савинов А.Н. Определение параметров поверхностных электронных состояний в GaAs комбинированным методом дифференциального эффекта поля и фотопотенциала поверхности. // Физика поверхностных явлений в полупроводниках , Киев: Наукова думка, 1984, с. 42-43.

29. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А., Савинов А.Н. Определение сечений захвата электронов поверхностными уровнями прилипания в GaAs. Деп. ВИНИТИ, 1984. № 5293-84 деп. 11 с.

30. Бедный Б. И., Савинов А. Н., Калинин А. Н. Возможности метода Кельвина в исследовании субмикронных эпитаксиальных структур на полуизолирующем GaAs. //Сб.: Состояние и перспективы развития микроэлектроники, Минск, 1985, ч.1, с. 97.

31. Бедный Б. И., Ершов С. Н., Пантелеев В. А. Эффект дальнодействия при механической обработке арсенида галлия. // ФТП. 1985. Т.19. № 10. С. 1806 - 1809.

32. Бедный Б.И., Ершов С.Н., Круглова E.H. Влияние легирования поверхности арсенида галлия золотом на характеристики контакта Al - (n+-GaAs). // Изв. ВУЗов, Физика. 1985. № 2. С. 80 - 84.

33. Бедный Б.И., Озеров А.Б., Ершов С.Н. Влияние термовакуумной обработки на фотопроводимость и фотопотенциал легированной золотом поверхности GaAs. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1985. № 7. С. 73 - 77.

34. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Савинов А.Н. Об измерении фото-эдс в i-n - переходах на основе GaAs методом Кельвина.// Изв. ВУЗов, физика. 1987. №8. С.109 -111.

35. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Карпович И.А , Савинов А.Н. Влияние термообработки на эффект поверхностного легирования арсенида галлия индием. // Сб.: Низкотемпературное легирование полупроводников и многослойных структур микроэлектроники, Устинов, 1987, с. 10.

36. Бедный Б.И., Карпович И.А., Савинов А.Н. Длинновременная поверхностная фото-ЭДС в фосфиде индия. // Материалы IX Всесоюзного симпозиума "Электронные процессы на поверхности и в тонких слоях полупроводников ". Ч. 1., Новосибирск, 1988, с. 41- 42.

37. Бедный Б.И., Карпович И.А., Перевощиков В.А., Савинов А.Н. Влияние окисления поверхности на поверхностную фото-ЭДС в InP. // Там же, с. 43 - 44.

38. Бедный Б.И., Карпович И.А., Паршков В.Г., Савинов А.Н. Поверхностная фото-ЭДС в пленках GaAs, полученных методом МОС-гидридной эпитаксии. // Матер.

VIII Всес. конф. "Методы получения и анализа высокочистых веществ", Ч.З., Горький, 1988, с. 222 - 224.

39. Бедный Б.И., Карпович И.А., Савинов А.Н. Влияние состояния поверхности на люкс-вольтовые характеристики поверхностной фото-ЭДС в GaAs. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1988. №4. С. 83 -87.

40. Бедный Б.И., Карпович И.А., Савинов А.Н. Влияние термообработки на потенциал поверхности и поверхностную фото-ЭДС в InP. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1988. №6. С. 64 - 67.

41. Карпович И.А., Савинов А.Н., Бедный Б.И. Поверхностная фото-ЭДС в InP. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1988. №11. С. 105 -109.

42. Бедный Б.И., Грязнов Ю.М., Гинзбург А.Д., Зайцев Ю.С., Комарова Т.В., Николаев Л.Н. Быстродействующий арсенидгаллиевый фотодиод Шоттки для опто-электронных преобразователей. // Волоконно - оптические системы передачи ВОСП-88. Матер. V Всес. конф. М., 1988, с. 87 - 89.

43. Бедный Б.И. Физические процессы в полупроводниках и полупроводниковых приборах при освещении. Горький, Изд. ГГУ, 1988, 57 с.

44. Бедный Б.И., Калинин А.Н., Савинов А.Н. Устройство для измерения потенциала поверхности полупроводников. Авторское свидетельство на изобретение

№ 1431616 от 15.06.88. Заявка №4188428, приоритет от 29.01.87.

45. Байдусь Н.В., Бедный Б.И., Карпович И.А., Руссу Е.В., Савинов А.Н. Влияние адсорбции металлов на потенциал поверхности р-1пР. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. №12. С. 75 -78.

46. Бедный Б.И., Карпович И.А., Савинов А.Н. Влияние состояния поверхности на длинновременную поверхностную фото-ЭДС в InP. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1989. №11. С. 92 - 97.

47. Бедный Б.И., Карпович И.А., Байдусь Н.В., Планкина С.М., Степихова М.В., Шилова М.В. Барьераная фотопроводимость эпитаксиальных пленок GaAs и InP. // Матер. I Всес. конф."Физические основы твердотельной электроники". Ленинград, 1989. Т. В. С. 258 - 259.

48. Карпович И.А., Бедный Б.И., Байдусь Н.В., Планкина С.М., Степихова М.В., Шилова М.В. Барьерная фотопроводимость в эпитаксиальных пленках GaAs и InP. //ФТП. 1989. Т. 23. №.12. С. 2164 - 2170.

49. Бедный Б.И., Василевский М.И., Карпович И.А. Определение приповерхностного изгиба зон по кинетике барьерно-ловушечной поверхностной фото-ЭДС. // ФТП. 1989. Т. 23. №2. С. 362 - 364.

50. Байдусь Н. В., Бедный Б. И., Карпович И. А. Влияние адсорбции металлов на состояние поверхности InP. // Материалы всес. конф. «Поверхность-89». Черноголовка, 1989, с. 124-125.

51. Бедный Б. И., Калинин А. Н., Савинов А. Н., Перевощиков В. А. Влияние органических растворителей на электронное состояние поверхности эпитаксиального GaAs. // Электрон, техника, Сер. 7, ТОПО. 1989. № 5(156). С. 16-18.

52. Бедный Б.И., Карпович И.А., Байдусь Н.В., Болдыревский П.Б., Степанов А.С., Федосеева Н.В. Фотопроводимость 5 - легированных слоев GaAs. // Материалы XII Всес. конф. по физике полупроводников. Киев: Наукова думка, 4.2. 1990. С. 107-109.

53. Бедный Б.И., Карпович И.А., Байдусь Н.В., Болдыревский П.Б., Степанов А.С., Федосеева Н.В. Фотопроводимость и конденсаторная фото-ЭДС в 5-легированных слоях GaAs. // ФТП. 1991. Т.25. № 8. С.1450 -1453.

54. Бедный Б.И., Карпович И.А., Байдусь Н.В. Влияние адсорбционных состояний на приповерхностный изгиб зон в n-InP. // Поверхность. Физика, химия, механика.

1991. №1. С. 94-97.

55. Байдусь Н.В., Бедный Б.И., Данилов Ю.А. Влияние ионной имплантации на электронное состояние поверхности фосфида индия. // Взаимодействие ионов с поверхностью, М., 1991, с. 123 - 126.

56. Бедный Б.И., Байдусь Н.В., Карпович И.А., Лаганина М.В., Цыпленков И.Н., Щукин Р.Н. Электрофизические свойства окисленной поверхности фосфида индия. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1991. № 12. С. 47 - 50.

57. Бедный Б.И., Байдусь Н.В., Белич Т.В., Карпович И.А. Влияние сульфидирова-ния на состояние поверхности и фотоэлектрические свойства InP и GaAs. // ФТП.

1992. Т. 26. №> 8. С. 1383 - 1389.

58. Бедный Б.И., Суслов Л.А., Байдусь Н.В., Карпович И.А. Электронное состояние поверхности InP, модифицированной обработкой в парах серы. // ФТП. 1992. Т. 26. № 11. С. 1983 - 1985.

59. Байдусь Н.В., Бедный Б.И., Белич Т.В., Тетельбаум Д.И. Дальнодействующее влияние ионного облучения на систему дефектов в фосфиде индия. // Дефекты в полупроводниках, Санкт Петербург, 1992, с. 30 - 33.

60. Карпович И.А., Бедный Б.И., Байдусь Н.В., Батукова JI.M., Звонков Б.Н., Степи-хова М.В. Гетероэпитаксиальная пассивация поверхности GaAs. // ФТП. 1993. Т.27. №10. С. 1736-1742.

61. Бедный Б.И., Байдусь Н.В. Влияние рекомбинации в области пространственного заряда на люкс-вольтовые характеристики поверхностной фото-ЭДС в GaAs и InP. // ФТП. 1993. V. 27. № 7. С. 1125 - 1129.

62. Baidus' N.V., Bednyi B.I., Belitch T.V., Tetelbaum D.I. Long-range effect of ion irradiation on the system of defects in indium phosphide. // Defect and Diffusion Forum.

1993. V. 103 -105. P. 57-60.

63. Бедный Б.И. Фотоэлектрическая диагностика электронного состояния поверхности широкозонных полупроводников А3В5. // Тезисы докл. I Росс. конф. по физике полупроводников. Н. Новгород, 1993, с. 82.

64. Бедный Б.И. Зависимость приповерхностного изгиба зон в п-ОаАв от объемной концентрации носителей заряда. // Поверхность. 1993. № 10. С. 58 - 64.

65. Бедный Б.И., Сухих Д.А., Ускова Е.А. Электронное состояние поверхности ваЛв, модифицированной вакуумным ультрафиолетом. // Письма в ЖТФ. 1993. Т. 19. Вып. 18. С. 35-39.

66. Бедный Б.И., Ускова Е.А. Сульфидная пассивация поверхности арсенида галлия: открепление уровня ферми в контакте АШаАБ. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1994. №6. С. 85 - 88.

67. Карпович И.А., Бедный Б.И., Богданов Е.П., Байдусь Н.В. Малосигнальная поверхностная фото-ЭДС в ОаАв. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1994. № 8-9. С. 25 - 32.

68. Бедный Б.И., Байдусь Н.В. Сульфидная пассивация поверхности арсенида галлия: открепление уровня ферми. // ФТП. 1995. Т. 29. №8. С. 1488 - 1493.

69. Бедный Б.И., Байдусь Н.В., Ускова Е.А. Электронные свойства поверхности ОаАБ(ЮО), модифицированной обработкой в парах фосфина. // II Росс. конф. по физике полупров. Т. II., Зеленогорск (С. -Петербург), 1996. С. 37.

70. Бедный Б.И. Электронные свойства поверхности полупроводников А3В5: диагностика, управление, пассивация. // Структура и свойства кристаллических и аморфных материалов, Н. Новгород, 1996, с. 33-34.

71. Бедный Б.И., Байдусь Н.В. Пассивация поверхности йаАз при обработке в парах фосфина. // ФТП. 1996. Т. 30. № 2. С. 236 - 243.

72. Бедный Б.И. Фотоэлектрическая диагностика приповерхностных слоев обеднения в ОаАв и 1пР. // III Всеросс. конф. «Полупроводники-97». Москва, ФИАН, 1997, с. 303.

Подписано в печать 28.05.98 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. 2 л. Заказ 760. Тираж 100 экз!

Типография ННГУ, Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37.