Исследование электрофизических явлений на поверхности и вв приповерхностных слоях узкощелевых и бесщеелевых полупроводников методом эффекта поля в электролитах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДША ЛЕНИНА. И ОРДЕНА ТРУДОВОф КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕНЕН УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи ПЕРШЕЛКШ Анатолий Дмитриевич

УДК 621.315.592

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛШИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ И В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ УЗШЦЕЛВДЯ Л БЕСЩЕЛЕШХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ МЕТОДОМ ЭФФЕКТА ПОЛЯ В ЭЛЕКТРОЛИТАХ

Специальность 01.04ДО — физика полупроводников в диэлектриков

АВТОР В«ВРАТ диссертации па соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

/

ЛЕНИНГРАД ^

1991 ./• -I •

/

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте физики Ленинградского ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственного университета.

Научный руководитель: кандидат физико-матешгкческях наук, - старший научшгй сотрудник ЯФЯСОВ А.и.

Официальные оппоненты: доктор фгавко-математическах наук КОНДРАТЬЕВ А.С., кандидат фазихо-матеиатических наук АРБУЭОВС.Н.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского ордена Трудового Красного Знамени государственного университета имшш В.И. Ленина.

, Защита диссертации состоится " . и*.?* < 1991 г. в // > ■$ чао. на заседании специализированного совета Д 063.57,32 ' о защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Ленинградской государственном университете до адресу: 199034, Ленинград, Университетская набережная, 7/9.

С дисссрта^иой шшо ознакомиться в библиотеке ЛГУ.

Автореферат разослан " " 1991 г.

Ученый секретаре специализированного

совета» доктор фга.-шт. вазгк СОЛОВЬЕВ В 4.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Активной рабочей зоной современных твердотельных приборов, как правило, является приповерхностная область полупроводников. Поскольку в последние годи в микроэлектронике net. большое пркмеиенмз находят узкощелевыа полупроводниковые твердые растворы CdtHj^Te |KPTJ, а также "jt-KTe (ЦРТ) и Mt.Hj^Te (MPT), то возникает необходимость изучения электрофизических сзойств их приповерхностных слоев ¡1 ме:«фазових границ {ГЙГ} с их участием. Несомненную научную и практическую актуальность представляют ; следования электрофизических свойств поверхности и приповерхностных слоев полупроводниковых твердых растворов КРТ, ЦРТ и МРТ при регулярном и контролируемом изменении (путем изменения стехи-ометрического состава) зонлоН структуры в объеме при перехода от более широкозог таз полупроводшжов к беещалевши При этом исследование свойств поверхности и приповерхностных слоев бесщелевых полупроводников (БП) представляет, самостоятельный и на современном-этапе в основном научный Интерес.

Цель работу. Работа посвящена исследованию электрофизических свойств поверхности и приповерхностного объема узко-щелевнх и бесщелевнх КРТ (монокристаллов), узкощелевых ЦРТ (эпитаксиальных пленок) и МРТ (х=0.15) (монокристаллов) методом эффекта поля в электролитах (ЭПЭ). В работе ставились следующие задачи:

1. .Теоретический анализ электрофизических параметров области пространственного заряда (ОПЗ) узкощвлевых полупроводников (УП| и Ш яри комиатн:« температурах f Т J в широком диапазоне поверхностных потенциалов (и»), соответствующих вырождению и размерному квантованию ÏPK) электронного газа в ОПЗ;

2. Выбор оптимальных условий для измерения методом ЭПЭ" дифференциальной емкости ОПЗ УП и БП КРТ и ЦРТ для широкого набора их стехиометрических составов;

3. Исследование параметров зонной структуры приповерхностных слоев УП и БП КРТ и ЦРТ в зависимости от стохиомет-рического состава компонент растворов, а также МРТ (х=0.15)

при приложении к его поверхности поперечного магнитного поля.

Научная новизна диссертационной работы:

- теоретически!, на основе численного самосогласованного решения уравнений Шредянгера к Пуассона, проанализированы основные особенности изменения зарада и дифференциальной емкости 033 Ш4| и С4,) узкощелевнх полупроводников в зависимости от их фундаментальных параметров (сирины запрещенной зоны Eg и эффективных масс , Т к vt. Показана возможность проявления эффектов размерного квантования (?К) 0Г13 узкоцелевых полупроводников уже при комнатных температурах и установлены критерии их наблюдения на зависимостях QM и Си от. Т и с» ;

- экспериментально установлены и проанализированы оптимальные условия лроведения эМекта поля в система полупроводник-электролит для измерения €„ УП и БП КРТ, ЦРТ и МРТ. Показано, что воспроизводимые и достоверные результаты ее измерений методом ЭГГЭ достигаются лишь в области идеальной поляризуемости исследуемых электродов, которая опрбделяется выбором раствора и параметрами поляризации;

- дня большого набора стехиометрических составов узкощелевых твердых растворов КРТ (0.195 S х < 0.330} (монокристаллов) , а также эпитаксиальных пленок узкощелевых твердых растворов ЦРТ |а=0.15; 0.16; 0.17; 0.20-0.22J экспериментально определены параметры зонной структур" в приповерхностных слоях, такие как характер закона дисперсии зоны проводимости i"c"-30ifflj, эффективные массы шотности состояний (mj) и дифференциальная плотность состояний в "с"-зоне, причем для ряда стехиометрячеоких составов тройных соединений впервые. Показано, что в УП КРТ и ЦРТ эти параметры в приповерхностных слйях близки к объемным и имеют вблизи поверхности такие же закономерности изменения в зависимости от стехмоиетрического состава тройных соединений, как и в объеме этих материалов;

- показано, что результаты экспериментального исследования зависимостей дифференциальной еуасости ОЛЗ узкощелевых полупроводников КРТ и ЦРТ от tft (при Т = rens4) и от Т (при

V, = const J качественно согласуются с результатами численных самосогласованных расчетов (в предположении РК 0П31, на осно-

ванки чего сделан вывод, что эффекты РК электронного газа в ОПЗ УП проявляются уже при комнатных температурах;

- экспериментально исследованы параметры зонной структура ь приповерхностных слоях Б1ГКРТ при комнатных температурах. Сделай вывод, что структура "с"-зона в приповерхностных слоях этих соединений близка к объемной, а структура валентных зон {"«"-зон) объемной (общепринятой модели) на соответствует, В экспериментах впервые обнаружен "ступенчатый" характер CjjTl-зависимости БП при tf4 = ttnifc , что предположительно может указывать на проявление эффектов РК электронного и дырочного газа в ОПЗ Ш уже при комнатных тешарат,рах.

Практическая ценность диссертационной работы:

- создан и апробирован пакет прикладных программ для расчета электрофизических параметров РК ОПЗ узко'лелевых полупроводников с квадратичным законом дисперсии разрешенные зон в широком диапазон- изменения поверхностных потенциалов;

- для большого набора стехиометричееких составов узкощелевых и бесщелевнх твердых растворов КРТ и нескольких стехио-метрических составов э«таксиалъных пленок твердых растворов ЦРТ впервые определены характер закона дисперсии и эффективные массы плотностей состояний "с"-зоны в приповерхностных слоях этих материалов при комнатных температурах, которые могут быть использованы как табличные справочные данные;

- показана идентичность электронных свойств эпитакопаль-1шх пленок и объемных кристаллов ЦРТ, а также перспективность использования в микроэлектронике твердых растворов ЦРТ как материалов, альтернативных КРТ;

- продемонстрирована возможность применения метода ЭИЭ для исследования размерного квантования ОПЗ УП при комнатных температурах, а такхе поверхностных свойств УП, подвергнувшихся ряду технологических воздействия.

Основные положения, штосимые на защиту;

1. Численными самосогласованными расчетами и анализом имеющихся в литературе результатов теоретических и экспериментальных исследований других авторов показано, что независимость скоростей заполнения двумерных квантовых подзон раз-

мерно квантованной ОПЗ узкощелевых полупроводников от Ej, поверхностной плотности заряда и Т не связана с характером закона дисперсии "с"—зоны, а является, по-видимому, фундаментальным свойством двумернюс систем.

2. Экспериментально доказано, что в э^екте поля в системе КРТ (ЦГТ| - водны;! электролит КС С можно внбрать условия, когда КРТ- и ЦРТ-элоктроды идеально поляризуемы, т.е. все изменение электродного потенциала в э^Ьокте поля происходит в ОПЗ полупроводников к измеряемая емкость определяется полностью емкостьи ОПЗ полупроводников.

■ 3. Экспериментально определенц некоторые параметры зонной структуры в приповерхностных слоях УП и ЕЛ и закономерности их изменения от стехиометрического состава тройных соединений при переходе от УП к Ш.

4. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что уже при комнатных температурах проявляются эффекты размерного квантования электронного газа в ОПЗ УП»

5. В экспериментах наблюдается "ступенчатый" характер зависимости С„ Ш от температуры при фиксированных поверхностных потенциалах, что предположительно может указывать на проявление Мйектов размерного квантования электронного и дырочного газа в ОПЗ БП ужа при комнатных температурах.

Апробация работы. Результаты, приведенные в диссертации, докладывались на Всесоюзном семинаре "Пришел и дебеты в полупроводниках" (г.Павлодар, 1989 г.), Всесоюзной^конфе-реншга "Поверхность-89и ^.Черноголовка, 1989 r.f, VH-м Всесоюзном симпозиуме. "Плазма я неустойчивости в полупроводниках" jr.Паланга, 1989 г») и Т-ой Республиканской конференции "Физика и химия поверхности й границ раздела узкощелевых полупроводников" {г.Львов, 1990 r.J.

Публикаииг. По материалам диссертации опубликовано четыре журнальных и одна депонированная статьи и пять тезисов конференций, список которых приведен в конце автореферата.

Структувд и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы И двух приложений. Изложена диссертация на 821 страницах

машинописного текста, содержит 54 рисунка, 4 таблицы. Список литературы включает 202 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЦ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулирована цель работы, указана ее новизна и практическая ■ ценность. Сформулированы защищаете положения.

Первая глава носит обзорный характер и посвящена объемным и поверхностнш свойствам узкощелевых и бесщел^вых полу-проводшжовых твердых растворов КРТ, ЦРТ и i.TT.

В разделе 1.1 рассмотрели объемные свойства твердых растворов КРТ, ЦРТ и МРТ, знание которых необходимо для проведения исследований. Раздел 1.2 посвядап поверхностнш свойствам этих материалов, исследование которых идет в двух направлениях: исследуется реальная поверхность твердых растворов и ее роль при формировании ДП-структур; исследуются проявления специфики этих соединегшй (малые величины Eg и т* и непарабо-личность закона лиспе;. .ш "с"-зоны) в явлениях в ОПЗ. Особое внимание уделено обзору экспериментальных исследований особенностей ОПЗ в узкощелевых полупроводниках КРТ, связанных с размерным квантованием.

Вторая глава посвящена аиализу (на основе математического моделирования и.численного эксперимента) электрофизических параметров ОПЗ узкощелевых полупроводников в зависимости от их зонных параметров {Ej и т* ), а также Т и ift.

Враздело 2.1 проанализированы используемые другими авторами способы расчета Сми QM УП в рамках классической модели ОПЗ. Однако уменьшение ширины 0ПЗ УП КРТ и ЦРТ при уменьшении их Е9 о од1Ювретлен1ШМ уменьшением »• позволяет надеяться на проявление эффектов РК ОПЗ этих соединений ужо при комнатных температурах, что заставляет при расчетах Q„ и С,е . использовать ; эдель размерно квантованной ОПЗ. Параметры РК ОПЗ полупроводников.мо-чшо найти из уравнений Шредингера и Пуассона. В разделе 2.2 сделан обзор методов пх решения (самосогласованного решения (для непараболического закона.диспер-

с ял "с п-зо ни подробно изложи я о го в Приложении lj и приближении методов решения) и рассмотрены результаты иыещизся в литературе расчетов параметров РК ОПЗ узковдлевых полупроводников (КРТ и 3nSÏ). в диссертационной работе параметры размерно квантованной ОПЗ УП КРТ и ЦРТ'определялись самосогласованным решением уравнений Шредикгора и Пуассона в параболическом приближении закона дисперсии "с"-зопы, алгоритм которого рассмотрен в раздело 2,3, а используемые» при это).; чис-лз¡шив метода обсуждаются з Прнлояешк 2.

В разделе 2,4 обсуэдантся результаты самосогласованных расчетов параметров РК ОПЗ для УП КРТ (O.Cj3 < х г 0.27) и ЦРТ (x=0,15j при 120 К i Г i 3Q0 К в интервале поверхностных потенциалов 0 < irs <3Fg/<J. Были рассчитаны таете параметры FÂ ОПЗ, гак Qw. ÇJt, поверхностная плотность заряда в двумерных подзонах N^, поверхностная плотность cyw,¡арного двумерного заряда ns = TJ , скорости заполнения двут/орных подзон сШ{/с(п5 и др. Расчет показат, что уже при комнатных те-глне-ратурах можно отдать проявления а экспериментах э^роктов РК ОПЗ узкощелевых полупроводников КРТ и ЦРТ при положительных Us, соответствую:^ обогащении пр;шоворхшсткого слоя электронами. 3iiv кти РК доджпы проваляться в вздо особенностей ("ступенек") на зависимостях • С^ ( ) (при Т= con'Л j и зависимостях Citlï! (при irs -i с n s I ), которые связаны е.-началом заполнения кавдой следующей квантовой двумерной подзоны при увеличении или при измеиешш T,

Самосогласованно рассчитанные 1в параболическом приближении) для узютзлсаих КРТ {и dWi/dnb(ns] согласуются с экспериментальными результатами, полученными при Т < 77 К /1/, и теоретическим/ «счетами в непараболическом приближении закона дисперсии "с"-зоаы для Г=4.2 К /2/, что подтверк-даст правомерность использования параболического приближения закона дисперси'" "с"-зош при самосогласованных расчетах параметров РК ОПЗ узкощелевых полупроводников КРТ и ЦРТ в зависимости от их стехиомвгрического состава, Т и

Экспериментально обнаруженная в /1/ независимость iU/dns от,и, и от Е. узкощелевых КРТ при Т < 77 К объяснялась близо-

стъп законов дисперсии "с"-зоны к ультрареллтивистскому и Р=* = еепЦ для всох узкощеловпх КРТ (Р - ыатричныЯ элемент оператора импульса). Самосогласованно рассчитанные в параболическом приближшин закона дисперсии "с"-зокы для узкощолезих КРТ (Ш!/<1чж также не зав зят ох- , Еэ и Т (в указанном температурном интервале), ото заставило предположить, что независимость 4ЩМп& от Е^ и Т не связана с законом дисперсии "с"~зо;ш и является либо следствием Р=сопь1 для УП КРТ, либо (фундаментальным свойствш двумерных систем.

Тг.етья глава посвящена изложению методики и техники экспериментальных исследований.

В работо применялся экспериментальный метод 5ПЭ. В разделе 3.1 приведены краткие сведения о границе раздела полу-проводнлк-элентролит, В рарделэ 3.2 обсугздается методика определения электрофизических параметров ОПЗ УП из измеренных методом ЭПЭ (^-зависимостей. Определение характера законов дисперсии разрешенных зон, эффективных масс плотностей состояний, положения уровня Форы;: и ширины запрещенной .зоны основывается на получе юм в работе /3/ соотношении для С,с1 ^-зависимости для случая сильного вырождения носителей ' заряда. В раздело З.с) обсуждается функциональная схема экспериментальной установки для измерения вольтфарадной и вольтам-перной характеристик (ЗФХ и ВАХ) ЖГ полупроводник-электр'с-лит и условия проведения эксперимента.

В четвертой главе обсуждаются результаты исследования №5Г КРТ (ЦРТ) - водный раствор КСЕ при изменении электродного потенциала { <р ) в эффекте поля в широком диапазоне.

В разделе 4.1 обсуждаются условия проведения эффекта поля и спстемо КРТ - водный раствор Щ, при которых КРТ-элект-роды идеально поляризуемы. Исследования показали, что для сильно молярных растворов КС С (м > 1) в эффекте поля можно выбрать диапазон гр , в котором измеряемая емкость по зависит от направления и жорости (у,,) гамепошш ф , практически отсутствует частотная дисперсия емкости {в интервале частот тестирующего сигнала {= 2-100 кГц), а поляризационные токи {]) мая» (монее 10 мгсЛ/см2|. й.гсоста шскней обкладки двойного

электрх-юского слоя (ДОС) Са = ^ /21',, в ¡этом случае бил а но ;,:с-нса 50 , что, тю крайней коре, на порядок Оолита емко-

сти ОПЗ КРТ, рассчитанной и рамках техгггазя моделей ОЛЗ УЛ. Вес эти факты указшзачт, что л этом диапазоне (р КР?-оле:п\ро-дн юо?лыю поляризуемы: измеряемая емкость 1.!«'Г определяется неносредстяешю еикостьо ОПЗ КРТ и выполняется условие г-ч -- - л 1г£ . Большая велл'пша емкости ДЭС по сравнению с пакостью слоя Гелъмгольца Си = 20 позволила лролчалолпт.» о существовании ггихку полупроводником 1СРТ и электролит: КС С переходкого слоя (продполо.татолыю соояинош!.-: '¡¿гС?г. |, идеально пеполлрлзупмого со сторон:; электролита ;: обоспечппагсцэ-го идеалы?,~э поляризуемость КГТ-злектроца.

В разделе 4,2 обсуз-'даотся результата исследования и фскто паля КРТ (ЦРТ) - 1.5 N КС С в нарекал дгатгазоно ц> , ойласть идеальной поляризуемости КР7- и ЦГ'7-элок-тродов. Растре ¡гио диапазона в глтодпуэ сгсссну приводит к сдрих"у С ( )-зависимостей, измеренных при разных направле-и:1;гх изменения , относительно друг друга и умпггъ'лон::« пз:.!0— рясмои емкости в катодной области, что продиолояитсльно объясняется псяглснпелл б переходном слое (но мере увеллчлшт ка-х одно Л полгч изап;.:;;} £:ксироиашюго заряда с одновромешшм уиопьжпкем емкости переходного слоя. Расширение диапазона <р и анодную сторону приводит к появления на В5Х и ВЛХ, измерок-ных ар:: катод-анодном направлении изменения . ф , пикон, сон-П2ласи51х по '[• и заслсялях от 1*р., величин анодной и катодной поляризаций, а тагсхе от Падуаирина емкостного пика и завп-< сги/.сстп от иорсчиолошшх параметров изгонялась от 4 £ЬТ до 2 ^Т и менее, что не позволяет связать его с наличием диск-ровного поверхностного состоящш. Аномально узкий емкостной пик, как показано в /4/, шжет называть на формирование переходного слоя с дкекротншя центрами захвата, локализованными на его внешне:! стороне.

В разделе 4.3 продемонстрирована перспективность метода ЭПЭ при исследовании поверхности и приповерхностных слооз УП КРТ, подвергнувшихся лазерному облучению или легированию в процессе роста кристаллов редкоземельными элементами Ей и &<(.

- и -

В пятой глава представлены результаты исследования методом ЗПЭ параметров зонной структура приповерхностных слоев - КРТ, ЦРТ, tvlPT и JljTc и закономерности изменения этих параметров о изменением стехлометрпчаского состава соединений.

В разделах 5.x ¡1 5.2 обсуждаются результаты исследования приповерхностных слоев :.:опокрнсталлоз КРТ (0.155 .< х é • s: G,330) и энитакснальпых пленок ЦРТ (x-G.i5; 0.16; *0.17; Q.2Q-0.22). Показано, что и экспериментах стехлокетрическиЛ состав монокрлсталлов ÎŒT (х < 0.260) и всех эпитакскальних пленок ЦРТ (0.15 х 0.22} сохранялся вплоть до поверхности, а стехлоттрпческий состав 1СРГ (х > 0.26} а приповерхностном объеме п^мсиялся. Для ¡а;Т (0.195 7. « 0.250)' к весх исследованных ПРТ область идеальной поляризуемости включала ;ю-TL'ii;uraiii, соо'?вотс?г.?;ат.:о сильноку ичроэдониа элезггрогсюго глза в ОПЗ, что позватчло определить дял их приповерхностных слоев характер закона дисперсии "о"-эсим {напасабэличоскиЛ, как и в оОьйглс) , D')>(-.iicT'jP!r«e r.'^eeu плотности состояли;! "с"-зо~ ни (близки к объемным) и положение уровня Ферми (соотпетству-ет тео1.<лт\оско:лу для обьи.'.а). Для ЦРТ {x-0.20-iJ.22} определена концентрация акиэпторноЯ примеси. Выясноко, что норйист-ру зонной структуры пр;шовэрх1!остн?гс слоев УП KPT (х * 0.25; 1пло»г такие ш паксномгрности изменения or стехксметркч, чго и обт-емныо парпштри. Сделан вывод, что по электронным свойствам опктахеналышз плошеп ЦРТ но отличается от объемных кристаллов ЦРТ аналогичного стехнсмотрпчесяого состава. Сравнение ночязнваот, что твердые растворы ЦРТ обладают бодыгэЯ сте>-юкотричоской устойчивость!) по сравнении сКРТ, т.е. более перспективны для прак' чки.

В разделе 5.3 обсуждается возможность проявления эф&эк-тов размерного квантования ОПЗ КРТ и ЦРТ прп комнатных температур.'«. Экспериментальные (^{ТЬ-завяскмости для КРТ (х-0.21) в интервата 275 KiTi 320 К при irs = const, соответствующих обогащению ОПЗ электронами, тлеют "ступенчатый" характер, в то время как емкость в плоских зонах зависит от Т монотонно. Этот экспериментальный'результат качественно согласуется с самосогласованными расчетам в параболическом приближении

закона дисперсии "си-зоны для размерно квантованной ОПЗ. При Т = ce*$t экеиериментальные Си (Ц^-зависимости для УГÍ КРТ и HFT нрз Vs , соответствующих обогащению 003 электронага, токе имеют особенности, по потенциалам согласующиеся с точностью 2 ^Т с юобенностями на самосогласованно рассчитанных в параболическом приближении Ctt (vb)-зависимостях. Эти факта позволили сделать вывод о возможности проявления в экспериментах уже при комнатных температурах эффектов размерного квантования ОПЗ узкощелевых полупроводников.

В разделе 5.4 обсуздакяся результаты исследования параметров зонной структуры приповерхностных слоев твердого раствора МРТ |x=0.15j в присутствии и в отсутствии поперечного магнитного поля. Для приповерхностных слоев этого материала определена характер закона дисперсии "с"-зонн (непараболический, как и в объеме) и эффективная шсса плотности состояний "с"-зоны 1близка к объемной). Установлено, что влияние магнитного поля на дифференциальную емкость ОПЗ МРТ проявляется лишь в плоских зонах и связано с эффективным ударением запрещенной зоны МРТ в поперечном магнитном пате.

В разделе 5.5 обсуждаются результаты исследования приповерхностных слоев БП КРТ и НдТе. Показано, что в приповерх-ностьах слоях этих материалов, как и в объеме, "с"-зона описывается непараболическим, близким к ультрарелятивистскопу, законом дисперсии с эффективными массами плотности состояний, близкими по величине к объемной. Экспериментально определенные положения уровня Ферми в БП КРТ и НдТе хорош согласуются с флуктуационной моделью Ш /5/. Экспериментальные CJt( v, ) --зависимости для БП КРТ и при отрицательных (обогащение приповерхностных слоев дырками) не соответствовали рассчитанным в предположении параболической "и"-зоны тяжелых ды-. рок с независящей от стехиометрии эффективной массой тД. Это заставило предположить, что "«"-зона тяжелых дырок БП КРТ л fijTe , по крайней мере в приповерхностных слоях, имеет другую структуру, например, предложенную в /6/ (пепараболический характер закона дисдерсип, меньшие и зависясцие ох стехиометрия величины .n¿). Экспериментальные Clt (Д'|-зависимости дня

ttjT« при vfs = const т/ели "ступенчатый" характер, что предположительно может указ 1лзать на РК как электронного, так я дырочного газа уже при комнатных температурах.

В здклттопп изложены основные результаты работы:

1. lia основе численного самосогласованного решения уравнений Шредингора и Пуассона в параболическом приближении за-гсона дисперсии "с"-зош; проанализированы закономерности изменения электрофизических параметров размерно квантованной ОПЗ узпощолеьт-зс полупроводников ь зависимости от их фундаментальных параметров (E.j и m*), Т п vs . Показана возможность проявления з'кектов размерного квантования СПЗ узКоролевых полу- . прочодшисоп у:ке при комнатных температурах и установлены критерии их на'\№.цеш:я па у.-жснмостях дк-^ференцкалыгоН емкости ОПЗ узкоцолевкх полупроводников от Г и vt при комнатных температурах . Высказано зрерполотемпо, что аезавистмость скоростей заполнения электронных состоянии' в двумерных подзонах размерно квантованной ОПЗ узкощелевых полупроводников от Е^ материала по связана с характером закона дисперсии.

2. Эксперт»нталг.по показано, что в э'}<;екте поля на Ц$Г ICPT - г цшш растнор ?>С£ можно набрать условия, когда КРТ--ллектрод является идеально поляризуемы;.!. Идеальная поляризуемость KFT-злектрода предположительно обусловлена существованием на поверхности КРТ соединения ll^ff,. При циклическом изменении в о'.'рочте поля олектродного потенциала в интерпале, превышающем область идеальной поляризуемости КРТ (ЦРТ J электродов (1юри1:рузтся переходный слой, который в зависимости сг величины катодно:": и анодной поляризаций имеет разную толщину и характеризуется встроенным зарядом и дискретными центрами захвата, локалиг^вагпшми на знешней его гратще. .

3. Экспериментально определены параметры зенкой структуры в приповерхностном объомэ узко'деловых твердых растворов КРТ (0.1Э5 «xi 0.2G0), ЦРТ (х=ОД5; 0.16; 0.17; 0.20-0.22) и MPT (х=0.15): характер закона дисперсии "сезоны {непараболический) , элективные массы плотности состояний "с"-зопы (близки к объемным значения;.!), а также концентрации носителей заряда в объеме материала и положение уровня Ферми. По-

казако, что указанные параметры зонной структуры в приповерхностном объеме этих соединений шеот такие.же закономеадос-тл изменения в зависимости от стехиометрического состава соединений (ели Ej) , как и аналогячние объемные параметры.

4. Экспех ментально обнаружено, что для соединений КРТ (х > 0.260) в приповерхностном объеме мотет происходить изменение стехиометрического состава. Цзмркония стехиометрическо-го состава в.приповерхностном объеме ЦРТ не обштоужвно, что указывает ьа болыцую стехиометричоскую устойчивость соединения ЦРГ, но сравнению с КРТ, а значит и большую его перспективность для микроэлектроники.

5« Установлено, что влияние поперечного магнитного поля на дифференциальную емкость ЩЗ ЛРТ (х=0,151 проявляется в плоских зонах и может быть связано с влиянием магнитного поля ьа носители заряда, двигающиеся параллельно поверхности.

6. Обнаруженная в эксперименте "ступенчатая" структура зависимости дифференциальной емкости ОПЗ узкощолового КРГ от % (при комнатной Т = conit ) и от Т (при irb = contt , соответствую®« обогащению ОПЗ электронами), качественно согласуется с результата!® самосогласованных расчетов в параболическом приближении4, что указывает на возможность проявления раз-мерыго квантования электронного газа в ОПЗ узкощелевих полупроводников уже при комнатных температурах.

7. Исследования бесщелевых полупроводников КРТ и НдТе методом ЭПЭ показаш, что в приповерхностном объеме этих соединений "с"~зона описывается непарабодическим (кейновским, близким к ультрарелятивистскому) законом дисперсии с эффективными массами плотности состояний, по величине близкими к их объемным значениям, а структура "»"-зон отличается от объемной 1от общепринятой модели). Положение уровня Ферми удовлетворительно описывается в модели Ш с флуктуационным потенциалом. Обнаруженная в экспериментах "ступенчатая" структура на зависимостях дифференциальной емкости ОПЗ ЙдТ< от Т |пря vsr= conit j предположительно может указывать на проявле-ниа размерного квантования электронного и дырочного газа в бесщелевых полупроводниках уже при комнатных температурах.

Iîù темо диссертация опубликованы слодушио работы:

1. А.М.Ягмсов, Ь.Б.Бояевольнов, А.Д.Перепелкин. Исследование плотности электронных состояний в разрешенных зонах на поверхности (WHgPe. // ОТП, 1987, т.21, в.4, с.в33-037.

2. А.Ю1лссв, З.Б.Бакевольнов, А.Д.Перепелкин. Э^сбокт поля на бесцслевом полупроводнике. // SUT, 1987, т.21, в,6, с.1144-1147,

3. А.М,Я$ясов, А.Д.Перепелкин, В.Б.Божевольнов, Квантовый самосогласованный расчет параметров области пространственного заряд:1, на поверхности полупроводников. Л., 1987,

2Э. с. - Дел. ВЖГга 6.05.1987 Л 3247-67.

4. А.!.Г^1ТЛсоз, А.Д.Переаолкин, Р.Н.Коатун, В.Г.Савицкий. Электро^нзпчоскио свойства поверхности Zn^Hj^TeB контакте с электролитом. // Тез, докл. П-го Всэсоюз-. ce:.o»t. "Прпкос;: и дефекты в узкозотшх полупроводниках", - Павлодар, 1989, Часть MI, с.131-134.

5. А„ДЛаргпслкпн, А.'.5.Я$ясов, В.Б.Богсеволыгов. Диагностика плотностей состояний на поверхности узкощелевых и бессолевых полупроводников методом эффекта поим в электролитах. // Тез. цокл. Зсосоюз. кон*. "Повархность-бЭ". - Черноголовка, 198У, с.159.

6. A.M.№îcob, A.fl.ahsiykob, Л.Д.Перепелкин. Эффект размерного квантования Ьдектрогаюпо и дырочного газа в неоднородно легированных полупроводниках, // Тез. докл. YM-ro Веасоюз. симп. "Плазма и неустойчивости в полупроводниках". - Палалга, 1989, Часть t,. с.114-115.

7. А*Д.Перепелкин, АЛЛфясов. К расчету электрофизических параметров ОПЗ узкоцалевю полупроводников в квантующих электрических полях. // Вестник Л7, сэр.4, в.4 25)j C.9S-102. (тч)

8. А.Н,Яфясоз, А.Д.Перепелзшн, Ю.НЛ4рсоодов, Ы.В.Матвз-ев. Электрофизические свойства поверхности Непрорывяах твердых растворов (Н»14)Те. // ФТП, 1990г т.24, в.5, 0.875-878.

9. АЛ.Яфясов, А.Д.Перепелкин, В.Г.Савицкий и др, Применение метода эффекта поля в олектро-дитах к исследованию приповерхностных слоев облучошого лазером КРТ // Тез, докл.

1-ой Реопубл. кокф. "Физика г химия поверхности и границ раздала узкос^лоанх полупроводников". - Львов, 1990, о.13.

10, Ю.Н,Ыясовдов, А.Ы,Яфясов, Ы,ВД1атвилв, А.Д.Перопел-Кня, Свойства поверхности {МаК| в контакте с электролитом. // Тез. Д' 'л, Т-ой Ребпув*. конф. "Физика и химия поверхности и транш раздела узкощэлевых полупроводников". -- Лывов, 1990, 0,24,

Цитируема литература.

1. В.Ф.Радонцев, Об универсальности параметров двумерных иодзсн в приповерхностных слоях косовских полупроводников. // Письма в ХЭТФ, 1987, т.46, в.4, с.150-159,

2. Т.Та!»*, Г.Агя*, 10ем«м. 1ш «М «ц*»»до *»*и*м<(«с4ок«. ¿'(.«с*«** «К«* 1в

««*,*». мм-«».

3. А.М.Яфясов, В.В.Монахов, 0,В.Романов. Спектроскопия плотности состояний методой эффекта псля в электролитах.- // Вестник Ш, сер.4, 1986, в,1, с.104-107.

4. А,Г,£дан, П.С.Сульхенко. Квазианомалии плотности ПС у краев разрешенных зон полупроводника, граничащего о диэлектриком, // ФШ, 1985, Т.19, в,1, с. 138-141,

о. Н.Н.Аблязов, М.Э.Райх. ^луктуанионная модель бостилевого полупроводника с кейновскш спектром. // ¿>ТП, 1984, тдв, в.б, с.883-891.

6. Б.Л»Гельмйнт. Влияние нелокальности погашала на спектр днрок в полупроводниках с малой шириной запрещенной зона. // ФШ, 1975, т.9, в.10, 0.1912-1914.