Фiзичнi процеси в контактах силiцид металу-кремнiй при зовнiшнiх дiях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Р Г 6 од

2 ] |]Кй)Гвсбю«Г ун1верситет 1м.Тараса Шевчвнха

на правах рукопису УДК 621.315.592

Л1Я Павло Григорович

Ф13ИЧШ процвси в контактах сил1цил мегалу - кремн1Я при зовшшИх д1ях.

(01 .(М.Ю-фзика нап!впров1дкик1в та д!елоктрик1в)

Автореферат дисортаци на здобуття вчсиого ступопл кандидата фГзико-математнчнпх наук

КиТв-1993

Роботу выкопано в КШвському университет! 1м.Тараса Шевчвнка.

Науков! кер1вншш: доктор ф!зико-математичних

наук, професор Стр1ха В.1., кандидат ф1.зико-математичних наук, старший науковий сп1вро-01тлик 1льченко В.В. .

0ф1ц1йн1 опоненти: член-кораспондент АН УкраГни, доктор ф1зико-математичних наук, дрофесор Лисенко В.О. доктор ф1зико-матемаигших наук, професор Чайка Г*.£.

Пров1дна установа: Льв1вський дерхавний ун1вврситет,

Захист в!дбудеться " " 993 роКу 0 15 год на

зас1данн! спец1алГзовано1 науковоГ ради К 068.18.01 при Ки$вському ун!верситет1 Ом.Тараса Шевченка за адресою: 252017,Ки1в-17,Володимирська, 64.

3 дисартац1ею ыожна озлайомитись у б1бл1отец1 уШверситету.

В1дгуки на автореферат у двох приШрниках, засв1дчен! печаткою, прохання надсилати за вказаною адресов на 1м'я вчеиого секретаря спвц1ал1зовано1 рада.

Автореферат роз 1 слано " " ^^^-^-ОЭЗр.

Вчений секретар

спец1ал1аоваио1 ради . А.К.Шавро.

Загальна характеристика роботи.

Актуальность теми. Питашя над!йиост1 та стаб1лыюст! контакт! в метал - нап1внров!дшж з бар "ером Шоттк! заЯиае оиоблт» мГсце при проектуванн! 1 розробц! р!згатх вид!в яггарптурн нап!вирав!дниково! електрон!ки, яка працюе при иост!йн1й дП зо-ен1ен!х фактор!в. Широке застосування в сучасШй м!кроелектро-тронЩ! знвйшш сил!циди платшш, мол1бдену та вольфраму. В роботах останн!х рок!в розглядаються питания кристалохЛШчних та електроф!зичних властивостёй контакт 1 в сил!цид металу - крегоий, а такок питания мехаШзм1в перенесения електричного струму в дз-них контактах, але задишилось поза увагою досл1дник!в пит-атш на-д!йност1 та причин доградац1I електроф|зичних параметра контакт!» сил!пил металу - кремн!й.

1нтерес до дано! проблеми зумовлепий тим, що рад!оелоктрон-' н! пристроТ (а в шсс використовумться контакта юттал-нап!впро-в!дш1К з бар'ером Шоттк!) працшть в умовах д!1 зоеш1вш1х чгапшк!в як природного, так ! штучного походжекня, п!д вплисом яких нокуть зм!июзатись електроф!зичн! параметр!! нап!впров1дникових прилад!в, що, зреятсв, прнзведэ до пог!рп:ення. я пост! робота самих прилад!а.

Мета робота.

Мата дано! роботи полягае в досл!джо1ш! впливу зовнПт!х д!й на ф!зичн! продоиг, як! прот!кають при цьому в коитактпих структурах силШид металу-кремн!й з бар'ером Шоттк! в залежнос-т! в!д елзктро^гкчних властивостёй мек! розпод!лу, иргакзвсрхо-штх иар!в сопи . просторового заряду та процос!в переносу струму в структур! силщид . • металу-кремшй. Для досл!джош!я впливу зошиштпх д)й окремо на межу розпод!лу ! зону просторово-^ го заряда, а.такох для сивчешш рол! глибоких р!вя1в в Ц1й зон! Оулп виготовлено парт!I зразк!в з нздбар"ернмм механ1змом переносу струму, в яких концентрац!я електронних стаи!в на мок! розпод!лу но переыпцувала ю'асмг . Глибок! р!вн! в ЗПЗ булл в1доутш ; з туиелыго-резоиансним механизмом переносу струму через глибокий р!вень в 3173 1 шзькоп концентрации електрошпвс стаиIв на мек! розпод!лу; з високою концентратчп електротгах стан!в на меж! розподиу ! в!дсутн!ми глибокими р!внямл в ЗПЗ.

3 дано! мети випливають так1 завдашя: -досл!дко1П1Я впляву 7-рад!ацП на електроф1знчн! та елек-тронн! Еластнвост! меж! под!лу в залежност! в1д властивостёй сил1цлд!в-р!зних метал!в у контактах а креиШем;

-вивчення вшавд д!I 1мпульс1в напруги на електроф1зичн! та олектрощп властивост1 ме!Ц псд1лу залезаю в1д властивостей сйлЩид1в р!зних метал1в;

-вивчення вшшву зовнШн1х д!й на дом1нуюч1 мехашзми переносу струму в контактах сиШцид металу - кремШС залешо в1д блектронних властивостей мек1 под1лу, прилове рхневм шар1в зони про-торового (ЗПЗ) заряду та процес1в переносу струму в струк-тур1 силЩид металу - кремШй.

-експериментальне досл1дження взаемозв'язку зм1ни електро-ф1з1шшх параметра контшШв 1з зм!ною параметр1в ф!зично1 модел1 впасл1док д!I 1мпульс1в аоо -|--радгац11.

Наукова новизна роботи визначааться там, що вперше: Проведено анал!з зсвн!шн1х д1й на параметри ф1зич^ю1 модел! контакт [в сшицид металу - кремн!й.' Показано, що . зм!ни електроф1зичпих властивостей цих контакт1в можна пояснити в рамках загально! ф!знчио1 модел1, яка враховуе процеси в перех!д-ному шар1 та електронн1 властивост1 меж! подиу сил1цид металу-: КрбМШЙ.

Проведено досл!дження залекност1 впливу 1мпульс1в напругк та 1~рад1ацп на електроши властивост! меи1 под1лу залелаю в1д електроф1зич1шх властивостей контактних структур сил1циду металу - кремн1й. Показано, що зм!на електроф1зичних властивостей меж1 тто.тлу та змШа розпод1лу електронних стан!в п1д д!ею 1мпульс1и напруги або гана-квант1в залешть в!д властивостей сил1цвду ыоталу та енергетйчного положения електронних стан1в ь;еа;1 рознод1лу, який мав м!сце до зовн1шньо1 дп.

Показано, що зм!ни електоф1зичних параметр!в, як1 спосте-р!галнсь експериментально, мошга пояснити перейудовсю електронних стан1в меаЦ под1лу, пршоверхневих шар!в зони просторового заряду.

Вивчено вплив зовн1шн.1х д1й на дом1нуюч1 механ!зми переносу струму в досл1дауваних контактах. Виявлено, що в контактах з надбар'ерним механ1зыом переносу струму (Р131-п-31) п1слп зов-нших вплив}в домШуючкы стае тунельно-резонансний механ!зы (через глибокий р1вень в ЗПЗ кремн1ю), в контактах з тунельно-резоншюшщ механ1змом переносу струму ^¿Бт-Б!) Шд д!ею ыалих доз 7-рад1ацИ доШнуючим стае надбар'ер.шй механ1зм переносу електричного заряду, а Шд впливом великих доз 7~рад1ацИ ,<б1лше 105 рентген) домШуючим стае генерац1йно-рекомб1нац1йний механ1зм переносу струму. В контактах з перева-каючим струмом через поверхнев! стани (Мсй^-п-Б! та ИВ12 -п-Б!)

■öobillehl ВПЛИВИ КО ПрИЗВОДЯТЬ Д1 SMllBf м9х8п|пму пэре носу струму.

Виявлано о^гэкт мплях доз, яга*й поля res в вокрпщртй 0логстроф1яичпих характеристик kohtsktIb сил!цид мотвлу - п -КртьшШ.

Практична значения робота полягае у визнэ' rait мэаимвнх причин деградацП олвктроф1з«чних парамотр1п контакт Vs сил!цид ме-таяу - кремаtfl та виявлшт! законом!рнрстей, як. дяють мокли-гз1сть прогнозувятв рпд1ац1Ену стИШсть та cîtr.ul сть до 1мпульс1шх перевпнтожоиь доел!джурзши контактte. В роботI ВКЯЗШЮ lia МОКЛ1В!СТЬ полИпюшт ОЛЧКТ^ДЗИЧНЛХ плрву.этр!п контакт1 в С1!л1ц;1д моталу - крег,'н1й п!д отливом BobhUhiIx д!Я та визначвпо параметра 1мпульс1в та plinilD рад!зц!1, як1 «разводить до шл(паення олчктроф^ичних пурзметр1в kohtbutIu.

Проведен! досл1да1шп мог-ша вкнористпти для анвл!зу про-цес1в, як1 внзначаютъ над!Пн1стъ та стэб1льн1стъ контакт! в иатал - нап1Бг.ров1д;шк, а твкоя; для прогнозуввтш рад1вц1йно1 ст!йкост1 контактактШ силитд. моталу - itpowitft.

OOHOEHI положения, rat вшюсяться на захист:

1. Процоси, як) тгенэчавть зм!ну влоктроф1зичних влаотивоо-' твЯ.контакт!в autism мвталу-крчмИЯ при (ипульсних пзропянта-жяннях збо д)1 гзмя-род1шд1 I, вдуваться в торсх1диому шар! i на повертизвих станах Mojsf под1лу ta в' пряповврхнввШ зон! просторового заряду.

2.. Наслои вгиггау dcrhIrhIx из члоктро-бГвячн! параметра контактIв мотал - нзп! играв !дшк зяловать в!д паявност! е.покгров mix отшПп в' заборотонН! sont крвкн1п на мок! под!лу кетпл-на-п!впров!д!ШК, Ix концонтрпцШ та вноргвтггшого полокапнп. Голов-ну роль при цьому в1д1грзе нчзвповкегатГ. р1вань, якяЯ эпаходить-ся 01 лн р 1иш Форм!.

3. Зм1нз мэш'Мзму пдроносу заряду пнасл1док acmiitmlx Д1Я вивкочаеться едвктрошгаю структурой nsst под!лу та mnmtсто глибоких plciilB в ОПЗ пап (играв 1дника.

4. При д11 пчлчх доз рад!cut I збо ¡миульсно! изпрупг Mostrarse пол!пп]9шт «яектроф!этптх властгазостай коптактшпе структур, яке у вкладку мало Г (Ю10 см'2) концонтрвцЦ елвктрскних стан(в на м-'?ж1 розг.од!лу зуковлсич пношюпкям котуштрэцИ главою« plciilB в npiinoiiopxjiöBti! зон! просторового заряду папtsnpoBlimita; у r-иподку велико! (б1лъпм 101гом~г) концчнтрпц! ! олектрон--них стон)в - змемшонням tx концэнтряц!! на мек! розгюд(лу. Процпси, t¡to зумсвлиють позначен! зм!ни парамвтр!в, моиуть

б -

Оуги пояснен1 врахуванням нетерШчних лроцес!в переСудови перепитого шару 1 електрлших стан!в меж! ропгод!лу та приповерх-нево! зош просторового заряду.

Доетов!рн!сть одерканнх результата визначаеться тим, що >шал)з проведено в рамках одШеГ ф!зично! модел! 1 одержан! результата не суперечать вих1дшш положениям використовувано! теорп, а також узгодженням чаоткових ецсноек!в з результатами, одержанный Ишими авторами.

АпрпбаЩя роботи. Результата дисертацШю! роботи дс.шв1далися на Всесоюзному семШар! н рад1ад1йно1 ф1зшш, твердого т!ла (Ереван, 1985), ВсесоюзШй конференцН "Ф!зичн! прсцеси в контактах метал-нап1впров1дник"(Ки1в, 1987 ), Науково-техя1чноыу сем Шар 1 " ЕлектроШка дефект!в в кремнИ та структурах на його основ!" »^¡итомир, 1966), ВсесоюзнШ конферен-ц!I "Ф1зичн1 оснокн над1йиост! та'деградац!I нап!шров!днико-вих прилад1в" (Кшшшв, ),

Об'ем та структура дасертацП: дисертац!я складаеться з чотирьох розд!л1в, встуну та п!дсумк!в. ЗШст роботи шкладено па 174 сторПжах, вкличзючи 48 малюнк!в; б!бл!ограф!я нараховуе 126 назв.

а.Ист роботи.

У ьстуш показана актуальшсть досл!даень проблем над1йиост1 та причин деградацП иараметр!в д1одних структур з бар'ером Шоттк!, сформульовано мету роботи, визначено наукову новизну, ос~ новн1 положения, як! виносяться на захлст, з"ясовано практичну ц1нн1сть та структуру роботи.

У першому роздШ розглянуто основн1 електоф1зичн1 власти-вост1 контакт!в аШцид металу-кремн!й, обговортеться питания природа електронних СтыНв мех1 под!лу, наведено лПературн! дан!, як! св!дчать про те, що енергетичне положена електронних стан1ь мек1 розпод!лу 1 концентрац1я заряду на них залежитъ в1д природа сил 1циду 1 технолог!! виготовлешя контакт1в, а такок в1д концентрат I електрошв поблизу меж! розпод!лу та ьАл температур«. Розглянуто деяк1 особлйвост1 д11 юшзуючих випром!-шавань та елехтромагштного !мпульсу на кремтЯ та прилади, ьиготоапен! на його основ!, а такок моклиысть зм1ни власти-юстеЯ м<э*1 шд1лу Шд д!би гама-випром1ивванъ. Т1ро;.нал1зоьа-но в 1 дом 1 мехашзми переносу струму та можливост1 1х ре<цЦзац!1 в дооШдкувытх. контактах. Наприк1нц! розд!лу сфорыулю&ана постановка задач 1.

У другому розниц у>озглянутс метода Еиготовлекня ексгшри-

ментальна* зразк!в, досл!дження складу сил1цид!п метлл!п вим)рювашя ВАХ I повного опору контакт!в, наведено основп) сп1вв1дн01п9ння для розгляду елсктроф1;-.;г!шк параметр!в контпк-TIB силШиду металу - кремнШ, наводитьтся методика до'сл!даспь глибоких р)ш]в та одюр1диост! контакт!в.

Трэт1й розд1л присвячено питанию впливу гича-рад!ац!1 та 1мпульс!в зворотного змМцэння на ф!зичн5 процеси, як! в!дбува-ються в контактши структурах а низькои концентратов ( <Ю10 ) поверхнеЕих стан1в на мек1 под!лу. Досл!дкуван! контакта! структура поддавались д(Г 1мпульс1в прямого та зворотно-го зм!щекня, а такоя опром1нювалисъ гама-квантпми.

Експер^ентальн! досл1джегаш впливу !мпульс!в напруги На механ1зм переносу струму в контактах, як! не мають глибоких рIс н1в в ЗПЗ нап!впров!дника показали, що досл!джуван1 контакта •б1льш CTlfbtl до !мпульснлх Еплив1в, Hts .контакта,п яких 1 сну-йть глиОсли р1вн1 в ЗПЗ,що (Зерутъ участь в псренесенн! заряду, 1мпульсн1 перевантаження призводили до появи в ЗПЗ HantBtmpo-в1дника енергетичних ptBiitB з глибиною залягоння 0,25 еВ, як! зумовлювали зм1ну механ1зму пареносу струму. Проведен! наш оц1гап1 перегр1ву контакта внасл1док прохеджешт струму показач ли, що контакт не м1г порегр!тись <11льше н1ж на 150 К', о ама-лог1чний перегр!в контакта в термостат! не призводив до змпт його електроф!зичта параметр!в.

Вивчення впливу гама-рад!ац! 1 на електроф!з1ГШt параметр!? 1 мехаШзм переносу струму в контактам структурах М9тал-нап1в-пров1дник показало, що контакта з няявШсти глибОши р!вн!в п ЗПЗ мента ctIP.kI до д1I гамз-рад!ац!1, н1к контакта, в яких в!д-сутн! глибок! plBHí б ЗПЗ нзп!впров1дника. Електроф;зкчн1 параметра досл!джува1шх структур, у яких в1дсутн! глибок! р!вн! в ЗГО(не зм!ншались при к1мнатн!й температур до доз опром!-нення 10 5 рентген. При понижен«t температуря на ВЛХ сгюстер!-гались зм1ни. Досл1ду.ення мехаШзму переносу струму показало, що внасл!док опромтення гама-квантами дозами 10е рентген • В!дбуьаеться зм1на мехаШзму переносу струму в!д надбар'ерно-го до тунельно - резонансного через глибокиП р1вень в ЗПЗ нап!в-проШдника, глибина залягоння якого становись 0,40 еВ. Ц! р1вн! було також виявлено при вшзченн! термостимульовано! електрору-mlítaol сили.

Експерименталыго встановлено, що в досл!дауваш« контактах п! д д1сю зовн!шн1х вплшНо и!д1увзеться эм1ня мехаШзму переносу заряду через мег.у под!лу. Для анал1яу та UeimiitKautt механЮ-му переносу заряду вим!ргачлись вольт -фарадн! характеристики 1

тешорагурн! залаююст! вольт-ампврних характеристик.

Залвт1сть 1б1*=1М/"Е) при у=0 мае характерний нахил, пропо-рцШгий величин! (¿-22/'3Е1. Бикориставши ябний вигляд залохност! поля в контакт( в!д прикладано! напруги, одержали вираз для а*-£(v) у и1гляд1 (i)

4Е2/3 е

ЗёЬ

/—- > + еУ (I)

П«,+Н Iе' .1

1ц (I) видно, що при раал!зац!Т тунельно-рэзонансного струму в досл1дкуваному контакт! граф1ком аалешостЬ Л*- I (- е ¡/ ) е прлма л1н!я.

Екеперишнтально встановлено, що в контактах, як! мають глйбок! р1ш1 в ВПЗ ннп!вправ1дашса, Щсля 1мпульснкх пэрэ-вантахаиь при твшератур1, яка переышуе 300 К, пераваиае над-Йар"ер Ш1Й струм, а при температур! 1шгч1й, в!ж 300 К, пэреважаючкм стае тунельно-резонансний струм.

Висота бар"'ера визначалась як з анал1зу ВАХ, так ! а ана-л!зу вольт-фарадннх характеристик. Бсташвлвно, що внасл1док 1мпулъсних перевантакень висота бар"ера змэшувалась на 0,100,15 еВ, а енергетичиа полокошш р!вия, який Орав участь в перенос струму, не залежало в!д 1шульсноГ д11 I становило 0,30 -0,35 еВ як до, так I п!сля !мпульсно! д!1. Механ1ви переносу струму при цьому не вм1нюеться.

Bi.ilна величина I* для надбпр"врнего струму ионе бути аумов-лена як вм1ною висоти бар'ера ^ , так 1 зм!ною ефективноГ про-зорост1 переходного шару. В1дносну им1ну струму мокна зшшсати у вигляд! (2).

т*' 1

Л- «II I П I

ш —-„- = р((1 - а ) + — о«.-, - Ф,.). (2)

I* кг '< *

да % ,й', I*' - значения шсоти бар"ерп, тавщшш парах1днога шару, сили струму до {мпульсио! дП, У/, (3* , I*"- т! ж параметр« контакт (в п!сля 1мпульснсЛ дП. В облает! зм!ни махан!зму переносу заряду в!дносну зм!ну струму можпа записати у вигляд! (3).

X , иг Те

1п —-„- - в(<1 -г <1 ) + 1п —£ + т —1Г— <2 -э-г*'*) *

X* ^ _Т5-

** [1_е(1,-гг/3)Е,АтЛ <*}, V

«---+ 1ц -—--+ —я--г . (3)

за-о/Гв- и_е(1-22/31 ^ ^ ^

1ндекси (') та (") в1дносять*я до значень парамвтр1в досл1джу-

В'ПШХ KOHT'JKTlB ДО 1ШУЛЬС!ют Д11 t ntcjlfl нет. ПорШютш (2) 1

(3), легко бачити, що для пояснения причин; пк! прнзводять до ям!ии пчрчметр1в необхшю прптустити, до внэсд1док (миулъсио! дН зростае концентрэц!я "глибокого" plrmn, якиП забезпечуе тукелыю-резоиансштП механ!зм переносу струну. До цього вислтов-ку приводить зменшекня кута нахилу зялежност! «<■'= f( Т. + et/jp

Таким чином, Т!насл1док 1мггулъсно1 дН на контакта FttS>i-n-S1 змПга можуть в!дбувэтись як на меж! иод1лу, так l п зон! гтросторевого заряду. При цьому ютхан!ям переносу заря/ty не ?м1-нюеться. Зростання тунелыга-резонэнсно! складово! мода; бути зумовлене зниженням потскш ального бор"еру та зростоышч концентрат! центр1в, як1 беруть участь в перенос! заряду. Ме-хвшзм утворегат цих центр!в можо мата нетерм!чну природу. Проведен! нами ощнки показують, що температуря контакту не п1дпи-цувалась б!лыпе н1ж"на 150 К внасл!док проходження струму. Нз-гр1в до чако! л температуря в термостат1 не призводив до зчПш електроф1зи,пгах парэметр!в.

При onpoMliiemit досл1джубшшх контакт!в' гамз-кваитамп дозою 10J рентген спостер!гаеться деяке полНтаення ел<зктроф!зич-!шх параметр!в, що мокна пояснити змшою махан:зму переносу заряду. Висотз бар"ера при цьому депо З!шжуеться 1 в1дпов!дя8 величии f.-- ( 0,58 i 0,05 ) еВ. Параметр <1/е, зб1лъшусться MSlt-даэ на 50$, a гр'-'i 1 к залежност1 ¿'=f( Л * «t/ ' ) ''г побудавопиД. 'для опрои!нених контакт!и дозою Ю3 рентген, показов, що Шелл onpoMlHemifl гомч-квянтзми дом1нуючим е ношЯ,ие властивиЯ даним структурам мехзн!ом переносу струму. Твким чином, спостережува-!Ю пол1ппегаш параметра досл1джуват1х контякт1в можо бути зумовлене omIhow механ1зму переносу струму.

При дозах, б!льших н!ж 10* рентген, на залекност! Igl =1(1/Т) зиопу з'являеться перегкп, але а 1наому температурному 1нтервал1, що г:в1дчить Про полву тунельно-резо-нанснот компонента переносу струму. ГлиСкна зялягання р!вня/ якиЯ зумовлюе попву ц!еТ компонента струму, визначаеться за пахилом другог д!ляшш ¡epirool ig I = f(1/T).Виявилось, що Е = = (0,35 ¿0,05) еВ. Параметр перех1дного пару при цьому змегауеться.

Д1я гяма-опром1неиня дозою I05 рентген вккликяе катоетро-ф!чпе norlpaeram характеристик' контакт!в: зворотн) струми Зростадэть на три порядки. Граф1к залекност1 lgl = t(1/T) говорить про. те, що. переважэючим мехзнюмом переносу струму стае

махашзм, в!дмПший в!д надбар"ерного I тунельно - резонансного,. а аалежШсть с**-- Г( ,« + Ы задов¡льно апроксимуеться пряшю, ща дае змогу вважати докЦнуючим генерац1йно-рокомб1нац!йний механ!зм переносу заряду.

Досл1джешм термостимульовано! електроруиийной сили (ТСЕРС) показали, що в досл1джуваних контактах до опро^.нення на кривих ТСЕРС 1снуе п1к, амшИтуда якого зменшуеться при набор1 дози га-ма~опромтення до 103 рентген. Глибина залягання цього р1вня, шюначена за початковим нахилом криво! ТСЕРС, складала ( 0,35 ± 0,05) еВ. При зб1льшекн1 дози ца порядок приблизно в тому к температурному Штервал! з"являються два близьких максимуми, амп-л1туда я;сих зростае при далъшому набор1 дози опром!нения. Енер-гетичне положения центра, пов"язаного з одним 1з максимум1в, визначалось за початковим нахилом 1 складало (0,40*0,05) еВ.

Таким чшом, контакта з наявнЮтю глубоких р1вн!в в ЗПЗ на-п1впров!дника, як! беруть участь .у перенесены! струму, дуже чут-ливг до впливу гама-рад1ац11. При дозах опром1нення порядку 103 рентген 1х електроф!зичн1 параметри дещо пол!пшуються, при дозах опром1нення, 01лыа»1Х н!и 10 рентген, - катастрофою пог1ршу-рться.

Механ1зм описаних-вице явищ мокна зрозум1ти, припустивши, що енергетичшШ р1вень, який 1снуе в ЗПЗ нап1впров1дника, е комплексом ваканс1я 1 атом донорного дом1шку. При збудаенн1 електрон-но1 п1дсистеми утворюються гаряч1 електрони, як1 можуть бути захоплен! на 1шуючому дефект1, внасл!док чого вид!ляеться енерг1я порядку 0,5 еВ, а сам комплекс стае нестаб1льним I роз-падаеться. При цьому утворюються вакансП, як1,маючи велику рухливЮть, досягають меж1 под1лу 1 захоплюються на н1й, що призводить до зростання параметру а/г, 1 розрихлення переходного шару. При цьому концентрац1я ваканс1й поблизу меж1 под1лу буде . мешою, н1ж в ЗПЗ, що призводить до виникнення град!ента густи-ри ваканс1й, який може бути причиною В1шикнення . потоку ■ дефект1в до меж! под1лу. Таким чином, мела под1лу мокфути стоком дефект1в 1 проявляти гетеруюч! властивост!

У четвертому розд1л! розглянуто питания впливу зовн!тн1х д!й на механ!зми переносу струму в структурах з великою концентрацию поверхневих стаи1в (досл!джувались контакта Мо31г -п-31,

Для ьивчешя розподЗлу поверхневих стан1в меь1 под1лу ана-л1зувалаеа вольт-фарадна характеристика контакт1в ( як до , так 1 п1сля зовн1шн1х вшшв1в), пом1ряна на високих частотах. 3 анал1зу вольт-фарадних характеристик було встановлено ,що в

досл1джувшшх контактах мае м1сцв шравпкпючий оби1н нос11в заряду з золой основных иас11в нап1впров1дшц;а 1 не залапать як в!д 1мпульоно} д11, так I в1д ¡С-аггромигашш. Внасл1док 1мпу-льсних навантажень в1дбуваеться суттева перебудова спектра елоктронпих отан!в, яка полягае в ам1н! конценграцП I енерге-тичпого положения ПО, а твкож у вм1н! 1х загалыго1 к1лысост1. При цьому концвнтрац1я заряду на ПО зменшуетьсн на порядок.

Для 1дентиф1кац11 мехвн1зму переносу стрелу зд1йснвЕалооь порХвияимя таоретичних 1 ексгтриментальних ВАХ, побудованйх а нап1влогарифм1.чшму масштаб!. Для струм1в, зумсвлених електрои-шкм станами мвж1 розпод(лу, розрахоЕувався струм через кокен р1еань, а загальний струм Еизначався як сума струм1в. Ее! парамэтри для розрахумсу ВАХ визначались з незалежних экспериментов.

При теоретичному розрахунку струм!в, як1 прот1кашть через електрош1 стени меж1 под1лу, розраховувалась залежн1сть

(v, ,уг), 1 при цьому брались до уваги т1лыси члени, як1 залежать в!д напруги. Залеяш1сть 1=1(7, ,уг) шляхом пара-лелыюго переносу вздовм ос1 I сум1щалася з ексиарпмонтальнов ВАХ.

Анал1з експериментальких ВАХ 1 результат!^ таоретичних розра-хушс1в показуе, що при зростанн1 прикладено! до контакту напруги в1дбуваеться попл1довне включения в процес перенесения заряду все б!льш в1ддалеш1Х в1д р!вня Фэр^1 ялактрошлтх стан!в мазк1 под1лу. Встановлено, що ВАХ в прямому 1 в зворотному напрямах в1дпов1дзе струму через електронн! поверхнев! сташ!.

Анэл1з таких механ1ам1в переносу струму показав, що вони в!д-сутн1 в досл1джуваних контактах як до, так I п1сля зовн1шн1х Бплив1в. П1д д!ею зовн1шн1х вплив1в зм1нюва.пись параметри переходного шару, висота оар'ера залишалася • незм1нною з точ-н!стюдо о-05 еВ.

Кснтакти 'Л:312-п-31 б1льш ст1йк1 до 1мпульсш1Х пвревантажень, н1ж контакта МоЗ^-п-Б:!. Досл1дження показали, що в заборснен1й зон1 кремн1ю 1снуе шзаповнений р1вень Е^ + 0,62 еВ поблизу р!в-ня Ферм1 в контактних структурах Ма31г-п-31, а в контактах И314-п-31 р1вень з глибиною заляганпя Е„+ 0,55 еВ - заповнений. Зв1д-си можна зробити висновок про те, що наявн1сть незаповненого поверхневого електронного стану, розташованого • поблизу р1вня Ферм1, призводить до зпихеиня ст1йкост1 контактних структур до 1мпульсшх вшнге1в. Якщо наа висновок праьилышй, то поява незаповненого р1вня поблизу р1вня Ферм1 в досл1дкуваиих структурах И31г-п-31 поыпша вшсликати зшчйш ст1йкост! до

1мпульсних еплив1в. Выявилось, що при зниженн1 темпвратури контактно! структурп до ТТ К в1дбуваеться перебудова еноргетичного спектра поверхневи* електроштх стан)в, внасл1док яко! в aaOopoiíGHÜt зоя1 кремнЗю з"являеться пезапошшний р1вень 0,66 сВ. 3 гоявою цього р1вня сл1д чекати зшшзння стШкос-т1 досл1джувашх контакт1в до 1мпульсшЕХ вгглив!в. Справд!, амвктроф1зичн1 параметра коцтактХв зм1ш>ються п1д д!ею 1мпуль-с1в звортнсго зм1щоння з ампл1тудом 5 В. Таким чином, зникення температур;! призволо до smítbi ен>зргетичного спектра ГЮ, що в свою чергу призг"?ло до пошшлшл ст1йкост1 досл1дкуватк структур до 1ипульсних в11лип1в.

ДослШвкня вгоишу гама-рад1ац1! на контакта! структури з впсоко» коицептраи1ею поьорхшвих електроннкх стан!в показало, що и1д д1?-ю мзлих доз рад1ьц11 електроф1зпчн1 параметра контак-т1в з нэпг.л1стю нозапоглоного plena поблизу piEim Ферм1 пол1п-

у

иуються, а при доз1 оиром1нашт б1лызв 10 рентген - norlpinye-ться. При цьому в1дбувааться зм1ки на мек! розпод!лу (змИпоеть-ся ешрготично положения поверхневих. стан!в I концентрац1я заряду на mix). Контакти, як1 не мають незаповненого поверхно-вого стану поблизу р!мт Форм1 ( WSl^-n-SI), б1лыз ст1йк1 до гама-рад1ац11, н1ж контакти,и лких 1снуе такий р1вень. Елоктроф1зичн1 параметри цих контакт!в ( VV3ji,-n--Sl) починают i. змШшатись при доз1 опром1яення, 01льа1П за. 10® рентген.

Визначивши енергетичне положения ПС, як1 беруть участь у перепоеi струму, i !х перетин захоплэння 1 припустивши; що перс тин захоплення пропорцШгай прозорост1 бар"сру, було одержано вираз для визначення висоти бар"еру для носНв заряду, в!дра-хованого в1д дэякого р1вня Е0.

[ Е1 -I^-B2(E,-Ee) I2 Е ----^—:- . (4)

4BlErVB<VV(1-B)1

дэ Ео, Б,, Ег - енергетичне положения ПС, як! беруть участь в пе-peHecemil заряду, С0, С,, Сг - перетин захоплення щи стан!в.

lnfCp/C,)

В = - .

1п(Св/С2)

Визиачивши висоту бар"ера Е, визначили ширину заборопено! зоик порехЗдного шару, припуотиваи, 140 р1вень (Герм! знаходигьоя посередин! заборонено! зони. Винзилось, ща ширина заборонено! зона знаходилась в межах 1,42 - ! ,55 еВ. Одержат!« результат добре корелюе з шириною заборонено! зонн аморфного креш1ю. 1з сказаиого мокна зроблти висновой про то, що природою нарех!д ного шару е амор£1зований крекн1й. ПриЯнявши д1електричну проникнуть перехЗдного шару с1= 15, Оуло зроблено оц1нку токцшш перех1дного пару .Виявшюсь, що й = 5,1*10 см. Дли спинки ефективноТ маси електрона було використана отрицаний нами вираз (5).

г (1пСр-1пС1 )11

га =

2сЩЕ-Е1)1/г-(Е-Ер)1/2)

(5,

Виявилось , шо т*= 0,49т,,, де т*- ефективна маса електрона, маса спокою електрона. Врахування сил зображення показало, що при % 0,35 еВ, п„= 3,6 10й см3 знишгая висоти потенц1алыю-гочбар"еру • складало всього 0,025 еВ.

Для пояснения споетерекуваних явщ можна припустити, що п1д д!ею зовн1шн1х фактор1в в1дбуваеться збудкення електронно1 п1д-системи, що в яеметалевик крясталак мопсе суттево.зб1льшити ймо-в1рн1сть стрибк1в атом1в, як1 можуть парен!щатись м1ж вузламн з наступним захопленням взканс1ями або аи1г1ляц1ею. Процвс утворен-ия дефекту 1 одночасного захоплення електрона 1з зони пров1днос-т1 на локадьгайТ р1Еень потребуй мешо! затрата еиврг11, и 1т уТ-ворення дефекта без участ1 електронногс збуджэння. Цей ефект призводить до змешвення енерг!! активацП дифуз11 на величину, близысу до еиерг11 захоплення в1льного нос1я заряду 1з меи1 зони Пр0й1диост1 на дйшй енергетичшШ р1вень. Коеф1д1еит дафуз11 при цьому мокна запвсоти у вигляд! (6).

п 1 Ы , ■

С = д„ - ехр---■+ - <1 — 1--. (Ь)

"а [ кТ 2 мс 1 т

до В =0<1, V- частота коливэаь атом1в, (1 - л1п1йний роы<1р комики, и - висота потешЦального бар"ера при дифузИ, хьрак-теризуе зм!щетш атсиХв, ы«1 оточують дифундуючий атом, Т -температура влектронного газу, п - концентрация електрон1в в зо-

_ щ _

н1 прст1дноат1, Ц - ш,1льн1сть стан!в у н!й.

Як видно 1з (6), величиною коеф!ц1ентв дифузП можна ко-руватк ранними д!пми, багвто з яких можуть бути реалТзован! ив мэж1 под1лу або в ЗГО нап1Епров1дника, да кокцвнтрац1я носИв на дэкТлька порядк!в маншо, н!ж у базов1й облает!..

При прввдоподЮтх значениях параметр1в £[-0,3, V = 1,5 еВ, Е;= 0,5 вЕ 1з ( 10 ) могла оц1нити вплие температур» кристально! гратки на процэс двфектоутворвшт в пэрех1дному шар1, припусквючи р1вн1сть кодф1ц1экта дифузИ дефекту при к1мивтн1й температур! 1 при температур! скрапленого азоту, ввакаючи, що Т пропорцШне величин! !мпульоа зворотного зм1щення. Виявилооь, що при зшшэнн! темпвр&тури Т до 77 К величина 1мпульса перэ-вантакення повинна на 40 -60 % зменшитись пор!вняно з 1мпуль-сом при температур! 300 К для того, щоб Е1дбувся процес перебудем! з т!ею к онарг!его (57) 1 на тому к р!вн! з енерг1ею Е;. Справд!, при зншквнн! температури спостер!гаеться змоншошш ямп-л!туди 1мпульсу, при якому в1дбуваеться пол!гигення електроф.1 эич-них влаотивостай контакту.

Очевидно, якби процес перебудоби мэ«1 под1лу був зумогшэ-шй тврм1чним мэхан1змом, то' при згаикенн1 темпэратури зразка наобхТдда було б суттеве зростання вмпл!туди 1мпульсного павзн-тэкеннл, а не його вменшенпя, яке спостер!гаеться експврим^нта-лъно.

Таим чином, в результат! проведено! робота мокла аробити так1 шсновкк:

Ст!йк1сть до 1мпульсних перевзнтааень та гама-рад!ац1Т контвкитх структур сил!цид мэтзлу - кремн!Я мае багвто сп! ль-Ш1х законом1рностей. Для структур, в яких в1дсутн1 електронн! стани на мзх1 розпод!лу . обо Тх концентрац1я меша п!» ТО' см, а також для структур, в яких не спостер!гагться незагювнен! електронн1 стаани поблизу р1вня Ферм!, характерна висока рад!эц!йиа ст!11к1сть, яка близькч до ст1йкост! об"емного матер!злу кремн1ю. Для цих же ::онтокт1в спостер1гаеться максимально висока ст!йк!сть до !мпулъсних перевантажень.

Для контактних структур з наявн1стю глибоких р!Ен!в п гри-поверхлэв1й зон1 просторового заряду. обо незаповиених елекгрогашх стак1в на мэ«1 розпод!лу спостер1гаеться пор1яшшо низька рад(ац!йна ст!йк!сть I шволгага значения парам«тр 1а Нтпулъсних перевантажень. Катастроф! чнв*пог1ршения параметр1в указаних. контакт[в при д1Г в!дпов1дних значень доз гама-рад!а-цИ 1 ъоличин !мпулъсштх перевантажень пов"язане 1з ем1пов мохан!вму переносу заряду. Кр!м того, п!д д!ею в!дпов1дних доз

гама-рад!ацп ибо 1мпульс1в напруги спостер1гаеться зроетшшя параметра перех1дного шару , що моим бути зумовлено

гетеруючими властивосТями границ! роэпод!лу.

При зовн1шн1х впливах на контакта з високою концентрацию поЕзрхневих стан1в на меж! иод1лу в1дбуваеться 1х перебудова, яку як!сно мокна поясниги в рамках модел1, цо враховуе перегр!в електрогатого газу в зон1 м1л1мально1 концентрацН основних носПв у нап1впров1днику за механ1змом, який полегшуе дефектоут-ворення 1 р1ст переходного шару.

В контактах з низькою концентрац1ею повврхнових стаи1а (Р1;31-п-31), (Р1;г31-п-31) в1дбуваеться п1дггороговв утворання де-фект!в з ЗПЗ за мехаШзмом, описании вище.

Контакта, в яких в!дсутн1 глибок1 р1вн1 в 3113 нап1впров1ДИ1-ка, що беруть участь в первнесенн1 струму, 1 контакта, в яких в(дсутн! незаповншг1 електронн! стани на меж! розпод!лу поблизу рiеня Ферм!, б!льш ст!йк! до зовн!шн!х вплив1в, н!ж контакта з наявн!стю вищевказаних р!вн1в.

Бнасл1док зовнйпнгх вплив1в, як1 збуджують електронну подсистему, в1дбуваеться низькотемпературна м1грац1я дефект1в до меж1 под1лу 1 захоплеши Гх на н1й. Таким чином, мака под!лу виявляе ге'теруюч1 вдастивост1.

За темою дисертацН опубл1кован1 так1 робота:

1. Ильченко В.В., Лисняк II.Г. Влияние имтульсних перегрузок на физические характеристики контактов моносилицид платили- п-кре-мний //.Вестндк Киевского университета. Физика.-К-С. 70-73.

2. Вузшшцй МЛ'., Ильченко В.В., Лисняк П.Г., Стриха В.П., Осо~ б^ности электрофизических характеристик контактов силицид платтш-п-кремниЯ при импульсшх перегрузках // Известил ВУЗов. Фиытка. 1993.-15 9.-С.70-7Э

3. Ильченко 8.В., Лисняк П.Г., Бузшиша и.Г. Особенности переноса зарнд ■ з контактах силицид шттшш-п-кг«мкий при ишульсшх перегрузках // Вестник Киевского университета. Физика.-К.1037.-Вип. 27.- С.119-121.

4. Ветров А.П.. Ильченко В.В., Лясняк П.Г., Стрижа В.П., 'Хот-дарь Г.А. Дрихановский Д.О. О возждаостн упраьлоння шЛгльыа контактов силицид молибдена-кремний импульсными воздййсгенями // Радиотехника и електроника.-1993.

5. Ильчеш«) В.В., Лисняк П.Г., Стриха В.П., Холодурь Г.А. Кегод оггределешм п^руетроа радаеилоших №>;к-сав в контактах «етзлл-

Полупроводник //Новые експериментальнне • методы в ,радиэ;щопной. физике полупроводников. Тезисы докладов Всесоюзного семинара по •радиационной физике твердого тела.- Ереван.-1985.- 0. 80-81. В: Ильченко В.В., Мисняк П.Г., Шлондык A.B. Исследование тутшль-но-резонянсшх процессов в контактах металл-полупроводник методам термостимулированной деполяризации // Физические процесса в контактах металл-полупроводник. Тезкся докладов.- К.1987. Т. Ильченко В.В., Лисняк П.Г., Стриха В.И., Холодарь Г.А. О влипки; 7-радиащш на механизм переноса заряда, в контактах силицид платиш-кремний. Физические основы надежности и деградации полупроводниковых Приборов. Тезисы доклэдов.-Кишинев.-1991 :Т.1-с.45. 8. Ветров А.П, Ильченко В.В., ЛмсНяк П.Г., Стриха В.И., Холодарь Г.А., Хржшновсгсий Д.О. О влиянии импульсных воздействий на электронике свойства граница раздела силицид молийдена-кремшШ //Итизпчзахиэ основы надежности и деградации полупроводниковых приборов* Тезисы докладов .-Кишинев.-1991 Т.2- 0.191.