Контактные явления в структурах металл-аморфный гидрогенизированный кремний тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГ8 ОД 12 ДПР 1333

рязанский радиотшшескш институт

шшяков Николай Владимирович

контактные явления в структурах металл - аморфный п'щрогенизироба! п !ыи кремнии

Специальность: 01.04.10. - 'Физика полупроводников и диэлектриков"

автореферат диссертации'на соискание ученой стопони коцидцата те/лш.чоглиа наук

Рязань 1993

Работа выполнена в Рязанском радиотехническом институте на кафедре' "Микроэлектроника"

Научный руководитель: член-корреспондент Российской Академии технологических наук, доктор физико-математических наук, профессор ВИХРОВ Сергей Павлович

Официальные оппонента: доктор технических наук АНДРЕЕВ Виктор Павлович доктор физико-математических наук САДОФЬЕВ Юрий Григорьевич

Ведущая организация: Московский энергетический институт

Защита диссертации со 'оится " ^^ " 1993 г.

в /О ч на заседании специализированного совета К063.92.02 в Рязанском радиотехническом институте по адресу: 390005, Рязань, ул. Гагарина, Б9/1, РРТИ. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РРТИ Автореферат разослан " 1993 г.

•

Ученый секретарь специализированного совета: доктор технических наук, профессор В.А. Коротченко'

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Поиск нетрадиционных материалов для элементов твердотельной электроники привел к открытию и бурному развитию физики неупорядоченных полупроводников. Наиболее перспективным в приборном применении из этого класса полупроводников является аморфный гидрогенизированный кремний (a-Si:Н). Перспективность обусловлена применением при его получении низкотемпературной технологии непрерывного осавдения тонких пленок вещества на подложку, возможностью создавать приборы, совмещающие в себе элементы на основе как монокристаллических, так и аморфных материалов и осуществлять эффективное легирование. Дальнейшее исследование этого материала

показало, что он имеет высокое значение коэффициента поглощения

S —1 '

(гю ■ см ) во всем видимом участке спектра, высокое удельное fi 1 п

сопротивление (10°...10'и Ом см) и величину щели подвижности, которую можно менять, за счет степени гидрогенизации.

Эти свойства a-Si:Н позволили использовать его для создания диодов Шоттки, p-i-n структур для солнечных элементов, тонкопленочных полевых транзисторов, фотодатчиков и др. Проблема стабильного и надежного омического или запирающего контакта к a-Si:H стоит очень остро. До сих пор нет четкого и ясного понимания физических процессов на контакте металл (Me)/a-Si:H и концепции управления свойствами барьера на контакте. Данные по высоте барьера (срв), полученные в разных лабораториях, показывают различия в величине срв для одного и того жо металла. Кроме того, для описания токопереноса через этот барьер используется обычно классическая диффузионная ( или диодная ) теория. Такой подход вызывает сомнения, ввиду различной природы аморфного и -кристаллического кремния. В некоторых работах появились утверждения о возможности создания квазиомическбго контакта к нелегированному a-Si:H за счет выбора материала электрода без каких-либо дополнительных технологических операций. Противоречия и отсутствие единой теории барьеров на контакта металл - аморфный полупроводник, а также необходимость определения способов создания омических и запирающих контактов к нелегированному a-Si:H обусловили miTepec в иг-

следовании контакта металл-нелегированный а-Б1:Н (а-в±:Н(1)).

Наш» рдботн

Выявление факторов, влшвдих на формирование потенциального барьера на Контакте Не/а-Б±1Н(1). Определение высоты барьера Ме/а-Б1:Н(1) для металлов с различной работой выхода. Использование результатов исследований при разработке элементов пвмяти и тонкопленочных полевых транзисторов на базе а-Б1:Н(1). Поставленная цель вызвала необходимость решения следующих задач:

1) построение физико-математической модели формирования барьера Ме/а-51:Н(1);

2) разработкасоздание измерительного комплекса, позволяющего измерять электрические параметры барьера: ток 10~14...1 А, сопротивление до 10 Ом, емкость 10~11...10~7 Ф; задавать смещение ±0,001... 100 В; устанавливать и поддерживать температуру с. точностью ±1°С в интервале 77...573 К;

3) исследование барьеров, которые формируются на контакте пленок а-Б1:Н, полученных методом реактивного распыления и методом тлеющего разряда, с Металлом;

4) уточнение методик расчета срв для контакта металла с а-Б1!Н(1) с учетом плотности состояний в щели подвижности,использование нескольких методов определения. фв для большей достоверности результатов;

5) исследование влияния барьера Ые/а-51:Н(1) на работу элементов памяти, (ЭП>, тонкопленочных полевых транзисторов (ТОТ) и других приборов на некристаллических полупроводниках.

Наиаш юлизна

1. Предложена физическая модель формирования барьера Ме/а-Б1:Н(1) с учетом влияния плотности состояний в щели подвижности.

2. Гэзработанэ методика вычисления <рв методами ВАХ, энергии активации и С-У методом, учитывающая параметры распределения плотности локализованных состояний. Предложен способ определения

фв по низкочастотным вольт-фарадным характеристикам ( НЧ ВФХ ) в системе Ые/а-31:Н(1)/Ме с тонким слоем ( до 1 мкм ) а-Б1:Н(1). Выведена формула для вычисления НЧ емкости барьера металл -аморфный полупроводник, позволяющая то наклону и максимуму НЧ с-У зависимости определять величину встроенного потенциала.

3. Впервые установлены периодическая зависимость срв для барьера Ме/а-Б1:Н(1) от положения металла в системе элементов . Менделеева и зависимость <рв от плотности локализованных состояний, определяющейся технологией получения пленок а-31:Н.

Практическая ценность работы

1. Разработана и изготовлена комплексная измерительная установка для исследования В АХ, ВФХ, фотоэлектрических измерений и их температурных зависимостей в широком диапазоне значений токов, напряжений, емкости, сопротивлений и температур.

2. Разработана методика вычисления срв по БАХ, НЧ ВФХ и температурным зависимостям тока насыщения с учетом параметров распределения плотности состояний.

3. Доказана невозможность получения квазиомического контакта металлов- с малой работой выхода к a-SisH(i) в ЭП и ТБТ.

4. Рекомендовано использование в качестве активных структур в ЭП и ТПТ пленок a-Sl:H(l), полученных методом тлеющего разряда (TP) и имеющих меньшую дефектность структуры.

, 5. Разработано устройство регистрации амплитуды короткого одиночного импульса для измерения пороговых параметров ЭП и других пороговых элементов на некристаллических полупроводниках.

6. Разработана конструкция ячейки памяти на аморфных полупроводниках, позволяющая использовать в качестве диода развязки р-n переход между аморфными полупроводниками с разным типом проводимости.

7. Предложен способ управления переключательными параметрами (Ujjp^Ijjp) пороговых элементов на аморфных полупрово дникох посредством поперечного магнитного поля.

Научные полошши выносимые на защиту

1. Высота барьера Me/a-Sl:H(i) зависит от природы металла и технологии получения пленок a-Si:H(i). Первая зависимость проявляется в периодичности величины срв от положения металла в периодической системе элементов; вторая - в уменьшении эффективной высоты барьера для пленок a-Si:H, полученных реактивным распыле шем.

2. Фактор "идеальности" ВАХ системы Me/a-Si:H(l)/Ue определяется наличием двух встречновключенных барьеров, в результате чего на ВАХ наблюдаются ветви обратносмещенных барьеров.

3. Надбарьерный механизм токопереноса является преобладающим в структуре Me/a-Sl:H(i)/Me при температуре »300 К и толщине пленки М мкм.

4. Низкочастотная емкость барьера Me/a-SisH(i) носит экспоненциальный характер и может быть определена выражением:

С =

e2B. ГР-t (eU-4p_)"J

—i exp (-ß1 (EgfEr)) • exp ^ 1 ^ ° j • 11 -exp (ß1 (eU-<p0)) 1, (1)

где р1 - параметр, характеризующий плотность локализованных в середине щели подвижности состояний; ,

В| - параметр, характеризующий плотность состояний на хвостах зон;

X - параметр, зависящий от и В^ .11*);' Ф0 - встроенный потенциал;

- ширина щели подвижности и положение уровня Ферми, соответственно.

Дпробалия работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IX Международной конференции "Некристаллические полупроводники -89" (Ужгород, 1989), Первой Всесоюзной школе-, семинаре "Аморфные Полупроводники и приборы на их основе" (Алма-Ата, 1989), IV Всесоюзном семинаре "Пути повышения стабильности и надежности микроэломрнтов и микросхем" (Рязань, 1988), Всесоюзном

семинаре "Состояние и перспектива развития мгекроэлвктропной аппаратуры и ее элементной базы" (Севастополь, 1991), Всесоюзном семинаре "Аморфные гидрированные полупроводники и их применение" (Ленинград, 1991), Координационном совещании "Развитие методов проектирования и ' изготовления интегральных запоминающих устройств" (Зеленоград, 1991), III Всесоюзной конференции "Физические основы надежности и деградации полупроводниковых приборов" (Кишинев, 1991), а также ежегодных научно-технических конференциях Рязанского радиотехнического института. По результатам исследований имеется 12 публикаций, в том числе 3 авторских свидетельства.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 142 наименований и шести приложений. Она содержит 148 страниц машинописного текста, 7 таблиц, 84 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

. Во введении обоснована актуальность теш, сформулированы цель и задачи исследований, определены научная новизна и практическая ценность результатов работы, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе кратко рассмотрены электрофизические и оптические свойства пленок а-31:Н, методы получения пленок и результаты по измерению плотности состояний в щели подвижности. Преимущественное внимание уделено свойствам бпрьорных структур Ме/а-Б1:Н. Рассмотрены свойства поверхности и грэницц раздела пленок а-51:Н, условия, формирования .силицидов металлов на контакте и влияние состояния поверхности на параметры барьера. По даш'ш ряди работ предсташгсно теодппя тп&яиия для шести

барьера, из которой видны значительные различия в фв для одинаковых по составу, но полученных в разных лабораториях барьеров. Обращается внимание на то, что при анализе барьеров на контакте металл - некристаллический полупроводник используются хорошо известные диффузионная и диодная теории, разработанные для барьера на контакте металл - кристаллический полупроводник и не учитывающие присутствие высокой плотности локализованных в щели подвижности состояний. Отмечается, что возможны четыре механизма токопереноса через барьер: диффузионно-дрейфовый, генерационно-рекомбинационный, прыжковый и туннельный. Суммарный ток равен суперпозиции этих токов, в которой та или иная компонента общего тока цри определенных условиях может преобладать. В результате были поставлены задачи и выбран объект для исследований.

ш второй главе рассмотрены теоретические аспекты формирования барьера Ме/а-Б1:Н с позиций существующих представлений. Предложена физическая модель формирования барьера с учетом, влияния локализованных в середине щели подвижности состояний, которая заключается в том, что при контакте металла с аморфным полупроводником в первый момент времени наблюдается инверсная заселенность глубоколежащих донороподобных состояний. В результате этого происходит активация носителей с этих состояний и перемещение их полем ОГВ. Так как подвижность носителей слаба, то диффузионная длина меньше, чем ширина ОПЗ уу, и носители испытывают многократный захват на ловушки в пределах ОГО. Эти процессы приводят к изменению ( сужению ) ширины ОПЗ и хода потенциала <р(х)., Модель позволяет подвести теоретическую основу под экспериментально зафиксированный факт существования ОПЗ на контакте Ые/а-51:Н(1). Показана допустимость использования аппроксимации кривой плотности состояний g^E) экспонентой вида: в(Е)=В1е*р(-р1(Е^+Е)), предложенной в работе 11*1, с погрешностью 3...5 %. Было проведено сравнение хода <р(х) при решении уравнения Пуассона с использованием этой аппроксимации и аппроксимации более сложной кривой, представляющей собой сумму экспонент квадратичной функции видя: g(E)-exp(B1E2-Br,E+B3). Кроме того, было проведано моделирование экспериментальной системы Ме/а-51:Н(1)/М9. Получены теоретические ВАХ и ВФХ. При анализе НЧ ВФХ получено выражение (1) для НЧ емкости, учитывающее параметры рас-

праделения плотности состояний.

В третьей главе представлена экспериментальная часть работы. Описана разработанная экспериментальная установка для исследования ВАХ, ВФХ и их температурных и световых зависимостей, позволяющая измерять токи в диапазоне 10~^4...1 А, сопротивление 108...1014 Ом, измерять и поддерживать температуру в диапазоне 77...573 К с точностью ±1 К, измерять емкость 10~11... 10-7 Ф,

—А Т

длительность переходных процессов 10 ...10 с, освещать исследуемую структуру монохроматическим светом и др. Рассчитанные погрешности методов при исследованиях на данной установке следующие: ВАХ - до 2, НЧ ВФХ - 2, ВЧ ВФХ - 3,3, фотоэлектрический метод - 2,2, метод энергии активации ~ 2 %.

Рассмотрена технология изготовления экспериментальных структур: пленки a-Si:H получены методами реактивного распыления (РР) при температуре подложки 250 °С, давлении в рабочей камере 1,33 Па, мощности разряда 2,5 Вт/см2 в лаборатории кафедры физики и технологии электротехнических материалов и компонентов ( МЭИ, г.Москва ) и тлеющего разряда (TP) при температуре подложки 250 °0, давлении в рабочей камере 60 Па, мощности разряда 0,2...0,3 Вт/см2 в лаборатории НММВ ( г. Москва ). Проведены исследования химического состава пленок на предмет содержания водорода и других примесей методом лазерной масс-спектрометрш и состояния поверхности пленок на сканирующем электронном микроскопе. Пленки a-SisH, полученные методом TP, имели более высокое качество: меньше сопутствующих примесей при содержании водорода в обоих случаях 10...12 ат^. Варьирование технологическими режимами получения пленок ухудшало, их качество. Исследованы- спектры пропускания пленок a-Si:H, в результате чего была определена оптическая ширина запрещенной зоны »1,6 эВ.

Физическое планирование эксперимента показало оптимальное с точки зрения погрешности измерений количество экспериментов с одним образцом.

Для экспериментов были выбраны структуры с "планерным" расположением электродов и "сэндвич"-структуры. Эксперименты показали, что наиболее информативными являются /"сэндвич"-структуры системы Me/a-Si:H/Me, в. которых" явно наблюдаются барьерные ехЭДзктн. -Ib них били проведет! основпне исследования по высоте

потенциального барьера Me/a-Si:H(i). Исследованы ВАХ, ВФХ и проведет) температурные измерения системы Al/a-Si:H/Al. Как и предсказывалось, при теоретическом анализе системы ( гл.2 ) наблюдалась асимметричная экспоненциальная ВАХ, что подтвердило необходимость анализа системы с позиции двух всгречновключенных барьеров. Проведены исследования системы In/a-Sl:H/Me с разными материалами нижнего электрода (AltNi,In,TifW,Cu,V,Cr,Ta,Nb,Mo, бронза). Для определения встроенного потенциала (pQ ( высоты барьера <р ) были предложены модифицированные, с учетом особенностей a-Si:H, выражения. Измерения проводились четырьмя методами: методом ВАХ, методом НЧ ВФХ, методом энергии активации ( МЭА ) и фотоэлектрическим методом ( ФЭ ).

Метод ВАХ. Для диффузионно-дрейфовой компоненты:

где - плотность тока насыщения;

п0 - концентрация основных носителей; ^ - подвижность; к - постоянная Бпльцмана; Т - температура. Остальные обозначения соответствуют обозначениям формулы (1).

Анализ ВАХ показал, что именно диффузионно-дрейфовая компонента является преобладающей в исследуемом интервале температур 273..,373 К. '

Метод НЧ ВФХ. Измерение высокочастотной емкости ( 1 МГц ) исследуемой системы не показало наличия заметной вольтоической и температурной зависимости емкости, что является следствием предложенной модели формирования барьера. Поэтому проводились исследования НЧ ВФХ ( частота «10"3 Гц ). Предложено несколько способов определения <р( по С-У зависимостям: по наклону (1Т): •

ф0=—Ш--

0 p^kT-2 [en^xta-p^).

(2)

- по экстремуму lgC(U):

Ф^Мр^1 + eU (4)

( формула справедлива при ф0 > eU ); по экстремуму C(U):

Ф0=-(2/р1)1п(1 - XW), (5)

где W - ширина ОПЗ. (формула справедлива при w < х' Остальные обозначения соответствуют обозначениям формулн (I).

Метод энергии активации: ДЕ

ф-- + eü, (6)

0 up^ra-D

. где ДЕ - энергия активации темповой проводимости.

Фотоэлектрический летод. Использован известный, метод определения ф0 по зависимости напряжения в разомкнутой цепи в режиме освещения (Uoc) от температуры исследуемой структуры. Встроенный Потенциал определялся по экстраполяции кривой И0С(Т) к Т=0.

Результаты по измерению фв этими методами для пленок a~Sí:H,

полученных методом ТР и РР, представлены в таблице. Анализ этих

результатов позволяет заметить -периодическую зависимость фв от

атомного номера металла, электроотрицателыгости, работы выхода из

металла. Такая зависимость фв для барьеров Me/a-SisH наблюдается

рпервые, хотя известна периодическая зависимость фм от

злектроотринательности металла и его положения в периодической

ристеме элементов. Кроме того, замечено раз.пичие в фв для. пленок,

цолучегошх методами ТР и РР. В последнем случае эффективная

высота барьера несколько .ниже, что связывается с более высокой * ^ 17 _ i „ч

плотностью состояний в a-Si:H(PP) ( %5 • 10" эВ 'см для

8-Si:H(PP) и 5-10,g эВ~!с.м"3 для a-Si:H(TP) ). в результате чего

возможно понижение эффективной высоты барьера за счет туннялиро-

рания через более тонкий приконтгжтннй слой ОПЗ. Термообработка

контакта при 200 °С в течение 10 мин приводила к стабилизации

характеристик - барьера и незначительному повышению ф , что нпблю-

^веС'Я и для "кристаллических"* барьеров. В таблице приведены

результаты исследования барьера iroc.no отжига.

Эффективная высота барьера на контакте Ме/а-31:Н(1) для пленок, полученных методами тлеющего разряда (ТР) и реактивного

распыления (РР)

м В Ы С 0 Т А Б А Р Ь Е Р А , эВ (± 0.02)

Е

Т А М е г о д Ы Фв (311 е р Н И Я Среднее значение

Л В А X • М 3 А НЧ ВФХ Ф Э Фв эВ

Л ТР РР ТР РР ТР РР ТР РР ТР РР

А1 1.1 0.77 1.22 0.85 0.75 0.98 0.98 0.78 1.05 0.84

Т1 1.09 0.9 1.19 0.74 0.96 0.59 0.88 0.7 1.03 0.73

V 0.78 0.69 0.64 0.61 0.54 0.54 0.64 0.6 0.65 0.61

Сг 0.65 0.8 0.76 0.98 0.59 0.85 0.48 0.55 0.62 0.8

N1 1.0 — 0.94 — 0.73 __ 0.86 — 0.89 —

Си 0.63 0.62 0.57 0.26 0.48 0.54 0.6 0.35 0.57 0.44 •

№ 0.73 0.6 0.75 0.69 0.67 0.7 0.7 0.61 0.71' 0.54

Но 0.98 1.03 1.34 0.92 1.06 0.88 0.96 0.9 1.1 0.94

1п 0.78 0.48 0.81 0.71 0.48 0.51 0.66 0.51 0.69 0.54

Та 1.07 0.82 1.08 0.79 0.66 0.74 0.64 0.69 0.86 0.76

« 1.07 0.64 1.3Й 0.88 1.07 0.5 1.01 0.65 1.15 0.67

В четвертой главе уделено внимание практическому применению :Зультатов исследований барьеров Me/a-Si:H(i) при разработке цементов памяти (ЭП) и пороговых элементов на a-Si:Ií и других ¡морфных полупроводниках и тонкопленочных полевых транзисторов (ТПТ) на a-Si:H(l) для управления экранами ЖКИ. Заметное влияние на параметры ЭП оказывает присутствие барьеров на электродных контактах, вследствие чего из-за концентрации поля в области ОПЗ пробой инициируется в приэлоктродной области. Здесь же выделяется наибольшая мощность и наблюдается разрушение аморфного полупроводника. Получить омический контакт металла с малой работой рыхода к нелегированному a-Si:H без дополнительных технологических операций невозможно. Поэтому было предложено для исключения влияния ОГВ контакта, в частности для формирования сток-истоковых контактов к ТПТ, использовать дополнительное подлегирование при-контактных областей. В качестве активного элемента в ТПТ предложено использовать пленки a-Si:H(TP). Отжиг ЭП при температуре 450 °С в течение 30 ют привел к снижению порогового напряжения на 0,5 В. Для измерения переключательных параметров ЭП с погрешностью 1 % было разработано и защищено авторскими правами устройство - пиковый детектор одиночных импульсов. Для РПЗУ на вморфшх полупроводниках разработана и защищена авторским свидетельством ячейка памяти, где в качестве диода развязки применен р-п переход между аморфными полупроводниками с разным типом проводимости. При исследовании управления переклшательными параметрами ЗП выявлено, влияние поперечного магнитного поля на формирование шнура тока; предложен и защищен авторскими правами новый способ управления электрическими параметрами пороговых переключателей на аморфных полупроводниках посредством магнитного поля.

Результаты работы по контактным явлениям в ТПТ и высоте барьера Me/a-Sl:H(i) используются при разработке матриц ТПТ в НИИ молекулярной электроники ( г. Москва ), а результаты, связанные с-пороговым переключением, - это влияние поля ОПЗ на развитие пробоя пленки a--Si:H(i), управление параметрами переключения посредством магнитного поля и устройство регистрации амплитуды импульса переключения, - в ОКБ "BETA" ( г. Рязань ).

В приложения вынесены следующие вопросы:

- расчет положения уровня Ферми для нелегированного а-Б1:Н ( приложение 1 );

- расчет ф(х) для разных видов функций, аппроксимирующих функцию плотности состояний g(E) ( приложение 2 );

- расчет погрешности измерительных каналов экспериментального измерительного комплекса ( приложение 3 );

- описание способа вычисления высоты барьера в. структуре Ые/а-Б1:Н(1)/Ме по НЧ ВФХ при толщине пленки а-Б1:Н(1) менее

1 мкм ( приложение 4 );

-- описание пикового детектора одиночных импульсов для измерения пороговых пораметров ЭП ( приложение 5 );

- акты об использовании результатов диссертационной работы на предприятиях НИИМЭ, г. Москва и ОКБ "Бега" завода "Электронные приборы", г. Рязань ( приложение 6 ).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Теоретические и экспериментальные исследования показали! что на контакте Ые/а-31:Н(1) образуется потенциальный барьер типй Шоттки, который формируется за счет глубоколежащих донороподобны* состояний. Предложена физическая .модель формирования этого барьера. На основе решения одномерного уравнения Пуассона показана возможность использования с точностью до 5 X экспоненциальной аппроксимации и, как следствие, математического аппарата» разработанного для этого случая.

2. Моделирование, экспериментальных структур Ме/а-81:Н(1)/Мв позволило выделить три возможных механизма токотереноса через барьер в температурном интервале 273...373 К: диффузионно-дрейфовый, генерационно-рекомбинационный и туннельный. Эксперименты показали, что л системе Ые/а-Я!:Н(1)/Ме в рассматриваемом температурном интервале при толщине пленки порядка I мкм даффу-зиошю-дреПфовая компонента тока является преобладающей. На осно-то модолгропэния ВФХ лэрьорэ Ме/а-81:Н(1) было получено, что шточастотипя • емкость "яшр^чото" одюрз носит бодео сложный

характер, чем "кристаллического", и описывается экспоненциальной зависимостью от приложенного напряжения (1). Эксперименты подтвердили выявленную зависимость. Моделирование экспериментальной системы Ие/а-Б1:Н(1)/Ме позволило подойти к рассмотрению оптических и электрических характеристик системы с позиции двух встречновключенных барьеров.

3. Выведена формула для вычисления низкочастотной емкости барьера с учетом параметров плотности донороподобных состояний. Предложен способ определения встроенного потенциала по наклону зависимости 1^(11) и точке экстремума этой зависимости. Для тонких пленок (<1 мкм) в системе Ме/а-Б1:Н(1)/Ме, где есть вероятность "смыкания" ОГО, также предложен способ определения встроенного потенциала по экстремуму зависимости С(и).

4., Разработана методика вычисления срв по результатам исследования ВАХ, НЧ ВФХ, энергии активации темновой проводимости, учитывающая параметры плотности локализованных состояний. Сравнение величины фв, рассчитанной по предлагаемым методикам и. по формулам диффузионной теории, показало разницу в 5...10 %.

5. На основе исследования химического состава и состояния поверхности пленок а-Б1:Н, полученных методами тлеющего разряда и реактивного распыления определены технологические режимы синтеза пленок, при которых они идентичны по содержанию водорода (10...12 атХ), а следовательно, одинаковы по ширине щели подвижности, которая контролировалась также посредством измерения спектров пропускания пленок а-Б1:Н и составляла порядка 1,6 эВ.

6.Разработана и создана комплексная установка для исследования электрофизических и оптических характеристик барьерных структур.

7.На основании комплексных исследований по измерению высоты барьера между а-31:Н(1) и рядом'металлов, имеющих различные работу .выхода и положение в периодической системе элементов, зафиксирован периодический характер зависимости <рв> связанный с периодичностью металлов в системе элементов. Сравнение экспериментов по измерению <рв для пленок, полученных методами тлеющего разряда и реактивного распнлеш1я, показало снижение эффективной высоты барьера для пленок а-51:Н(РР), что связано с более высокой плотностью локализованных состояний в гак.

Таким образом, эффективная высота парьора Мв/а-Б1:Н(1)

определяется природой металла и пленки a-Si:H.

8. Исследования по термообработке контакта Me/a-Si:H(i) показали, что низкотемпературный отжиг при 200 °С в течение 10 мин приводил к стабилизации характеристик барьера.

9. Разработана ячейка памяти для РПЗУ на аморфных полупроводниках, позволяющая в качестве диода развязки использовать р-n переход между аморфными полупроводниками с разным 'типом проводимости. Предложен способ управления переключательными параметрами пороговых элементов на аморфных полупроводниках посредством магнитного поля. Разработано устройство для регистрации пиковых значений порогового напряжения элементов памяти и других пороговых переключателей. Предложено использовать эффект концентрации электрического шля на барьере между металлом и неупорядоченным полупроводником для инициирования разряда в газовом промежутке в сильноточных коммутаторах.

10. Теоретически и экспериментально показана невозможность добиться омического и хорошо инжектирующего контакта путем-подбора материала электрода. Поэтому для ЭП и ТПТ было предложено ввести в технологический процесс операцию создания п+-областей под электродами; рекомендовано также использование в качестве активных структур в ЭП и ТПТ пленок a-Si:H(i), полученных методом тлеющего разряда и обладающих меньшей дефектностью структуры.

Основные результаты диссертации опубликованы в следуюцих работахг

1. Вишняков Н.В., Вихров С.П. Модель формирования барьера Me/a-Si:H с учетом высокой плотности состояний в щели подвижности // Аморфные гидрированные полупроводники и их применение: Сб. тез. докл.- Всесоюзн. семинара. Л., 1991.. С.41.

2. вишняков Н.В., Вихров С:П., Косенко И.М. Пути повышения надежности контакта Ме - аморфный гидрогенизированный кремний // Физические основы надежности и деградации цолуцроводнтрвых. приборов: Сб. тез. докл.III Всесоюзн. конф., 4.1, Кишинев, 1991. С.71.

3. Вишняков H.fe., Вихров С.П., Еодяпш Н.В., Косенко И.М., Приходько E.JI.. Влия1ше различных материалов электродов на высоту

барьера в структурах Me/a-Si:H // Аморфные гидрированные полупроводники и их применение: Сб. тез. докл. Всесоюзн. семинара. Л., 1991. С.42.

4. Вихров С.П., Вишняков Н.В., Ампилогов В.Н., Косокко И.М., Румянцев C.B. Влияние температуры на изменение участка ОДС ВАХ элементов на основе ХСП // Физические явления в некристаллических полупроводниках: Труды Межд. конф. "Некристаллические полупровод-ники-89". Ужгород, 1989. С.93-96.

5. Румянцев C.B., Вишняков Н.В., Кирсанов A.B. Использование явления отрицательного дифференциального- сопротивления в элементах памяти // Физические явления в некристаллических полупроводниках: Труды Межд. конф. "Некристаллические полупроводаики-89". Ужгород, 1989. С.98-100.

6. Исследование электрофизических характеристик тонкопленочных полевых транзисторов на основе a-Si:H: Отчет о НИР.

Л ГР 8У00690. Рязань, 1991. 91 с.

7. Исследование оптических и электрических свойств неупорядоченных полупроводников с целью создания управляемых сильноточных элементов защиты: Отчет о НИР. Л ГР У38515/7000717. Рязань, 1988. 99 с.

8. Исследование влияния инициирупщх структур на основе полупроводников и диэлектриков на время запаздывания развития raöOBoro разряда коммутирующего элемента: Отчет о НИР.

* ГР У55981/8004387. Рязань,■1989. 70 с.

9. Исследование электрофизических свойств ХСП и разработка методик испытания приборов на их основе: Отчет о НИР.

Я ГР 8700138. Рязань, 1990. 65с.

10. А. с. 1184404 СССР. Способ управления электрическими параметрами пороговых переключателей / В.Н. Ампилогов,

Н.В. Вишняков, С.А. Дембовский, С.А. Козюхин, C.B. Румянцев, Б.А. Чечеткина. с щшоритетом от 12.03.1984.

11. А. с. 1572298 СССР. Ячейка памяти / С.П. Вихров, В.Н. Ампилогов, И.М. Носенко, Н.В. Вишняков, C.B. Румянцев.

С приоритетом от 22.12.1988.

12. А. с. 1769146 СССР. Пиковый детектор одиночных имщЭъсов / C.B. Румянцев, Н.В. Вишняков, С.И. Мэльченко, И.М. Носенко. С приоритетом от Ot. 12.1988.

1*. Ильченко В.В., Стриха В.И. ВАХ контакта металл - аморфный кремний для экспоненциального распределения плотности локализованных состояний // ФТН. 1984. Т.18, Вып.5. С.873-876.

Вишняков Николай Владимирович

КОНТАКТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В СТРУКТУРАХ МЕТАЛЛ - АМОРФНЫЙ ГИДР0ГЕНИЗИР0ВАННЫЯ КРЕМНИЙ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук:

Подписано в печать 12.03.93. Формат бумаги 60 % 84 1/16. Бумага газетная. Печать ротапринтная. Усл. печ. л. 1,0. Уч. - изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 505. Бесплатно. Рязанский радиотехнический институт 390005, Рязань, ул. Гагарина, 59/1. Участок оперативной полиграфии Облстагуправления 390013, Рязань, ул. Типанова, 4.