Свойства пленок оксидов редкоземельных элементов и кремниевых МДП-структур на их основе

Родионов, Максим Александрович

Свойства пленок оксидов редкоземельных элементов и кремниевых МДП-структур на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Родионов, Максим Александрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Самара МЕСТО ЗАЩИТЫ

2005 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.10 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Свойства пленок оксидов редкоземельных элементов и кремниевых МДП-структур на их основе»

Автореферат диссертации на тему "Свойства пленок оксидов редкоземельных элементов и кремниевых МДП-структур на их основе"

На правах рукописи

Родионов Максим Александрович

СВОЙСТВА ПЛЕНОК ОКСИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И КРЕМНИЕВЫХ МДП-СТРУКТУР НА ИХ ОСНОВЕ

01.04.10 - физика полупроводников

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Самара - 2005

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Самарский государственный университет"

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор

Рожков В.А

доктор технических наук, профессор Комов Александр Николае-

вич.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор Зынь Владислав Иванович, доктор технических наук, профессор Семкин Николай Данилович.

Ведущая организация: Ульяновский государственный университет.

Защита состоится "22" июня 2005 г. в 15— часов на заседании диссертационного совета Д 212.218.01 при Самарском государственном университете по адресу: 443011 ул. Академика Павлова 1, зал заседаний.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Самарского государственного университета.

Автореферат разослан "20" мая 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Жукова В.А.

цюв-з 1160446

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Многослойные структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) в настоящее время нашли широкое применение в полупроводниковой микроэлектронике. На их основе изготавливаются нелинейные конденсаторы (варикапы и фотоварикапы), полевые транзисторы, электрические и тепловые переключатели, приборы с зарядовой связью, логические устройства и др.

Несмотря на то, что изучение структур МДП и их применение в микроэлектронике началось достаточно давно и к настоящему моменту опубликовано большое число работ, посвященных их свойствам, до сих пор не прекращается интенсивное исследование этих систем и поиск путей улучшения их параметров и характеристик. Среди основных путей улучшения параметров МДП-приборов следует выделить получение высококачественной границы раздела полупроводника с диэлектрической пленкой, использование диэлектрических материалов с лучшими характеристиками, совершенствование методов нанесения диэлектрических пленок.

К перспективным диэлектрическим материалам для создания диэлектрического слоя МДП-структур относятся оксиды редкоземельных элементов (РЗЭ). Они характеризуются высокой химической и термической стойкостью, большими значениями диэлектрической проницаемости (г = 8 - 20), удельного сопротивления (р = Ю12 -10" Ом-см) и пробивных напряжений, обладают хорошей адгезией к поверхности кремния. Кроме того, как показали исследования, на основе оксидов редкоземельных элементов (ОРЗЭ) возможно изготовление двухслойных диэлектрических пленок, применение которых позволяет заметно улучшить электрическую стабильность и некоторые характеристики изготавливаемых приборов. Однако свойства пленок оксидов РЗЭ и МДП-систем, полученных на их основе, в настоящее время изучены недостаточно полно. В частности, в литературе имеется крайне мало сведений о свойствах структур МДП с двухслойными диэлектрическими пленками из оксидов РЗЭ, а также о свойствах МДП-структур с оксидом эрбия в качестве диэлектрика.

В связи с этим целью данной работы является исследование электрофизических свойств МДП-структур с двухслойными диэлектриками типа А1 - 0у203 - - Я/, А1 - Е>у202 -УгОг- , А1~0у20, -УЬ20, -5/, изучение электрофизических и фотоэлектрических свойств кремниевых МДП-структур с оксидом эрбия в качестве диэлектрика, определение закономерностей основных физических процессов, протекающих в МДП-структурах, определение параметров активных центов захвата заряда в диэлектрическом слое Ег2Оъ и величин энергетических потенциальных барьеров на межфазовых границах этого слоя в МДП-структулчг; ч таогр иггплтование пассивирующих

. эрбия и дву

- - •ИЬнПОТЕКА

свойств пленок оксида

идов РЗЭ.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Выяснение механизма электропроводности кремниевых МДП-структур с диэлектриком из оксида эрбия и с двухслойным диэлектриком.

2. Исследование активной составляющей проводимости и тангенса угла диэлектрических потерь кремниевых МДП-структур с этими диэлектрическими пленками.

3. Анализ вольт-фарадных характеристик изучаемых систем и влияния на них условий изготовления.

4. Исследование качества границы раздела диэлектрик-полупроводник изучаемых структур.

5. Изучение явления внутренней фотоэмиссии носителей заряда в пленку диэлектрика из полупроводника или металла при облучении структур А1 - £>2О, - 5/ монохроматическим светом, определение высот энергетических барьеров на межфазовых границах А1-ЕггОу и £7 - Ег2Оъ и построение энергетической зонной диаграммы структур.

6. Изучение особенностей накопления заряда в диэлектрической пленке из оксида эрбия в кремниевой МДП-структуре при облучении, исследование влияния ультрафиолетового (УФ) излучения на электрофизические свойства МДП-структур.

7. Исследование параметров активных центров захвата носителей заряда в диэлектрической пленке Ег20}, определение центроида захваченного на ловушки заряда и энергетической глубины залегания ловушек.

8. Изучение рекомбинационных характеристик кремния, покрытого пленками из ОРЗЭ.

9. Изучение просветляющих свойств пленок оксида эрбия на кремнии.

Научная новизна работы. В представленной работе впервые проведён комплексный анализ электрофизических свойств структур А1 - ЕггОъ - 5/, А1 - Ду203 - 6У2(93 - 57, А1-Оу10,-Уг0, -5/, А1-Г)угОг-ПгОъ-51. Установлено, что электропроводность исследуемых МДП-систем описывается механизмом Пула-Френкеля. Определены величины поверхностной плотности встроенного заряда в диэлектрике и эффективная плотность поверхностных состояний. Методом кинетических зависимостей неравновесной емкости определены генерационные параметры исследуемых структур.

Методом внутренней фотоэмиссии носителей заряда в диэлектрик на основании спектральных и вольтаических зависимостей фототока определены высоты энергетических барьеров на межфазовых границах МДП-структуры на основе оксида эрбия. Причём наблюдалось хорошее соответствие полученных данных между собой. Величины потенциальных барьеров составили: А1-Ег2Оъ (3,13 эВ), Б1-Ег203 (3,35 эВ). Установлено, что при положительном и отрица-

тельном напряжениях на металлическом электроде наблюдается фотоэмиссия электронов из кремния и металла соответственно.

Проведён анализ вольтаических зависимостей фотоинжекционного тока МДП-структур А1 - Ег20} - 57. На основании этого анализа установлено, что инжектированные электроны захватываются на глубокие центры диэлектрика, причем центроид захваченного заряда располагается вблизи середины диэлектрической пленки.

Методом фотостимулированной деполяризации установлено, что электронные центры захвата в пленке Ег20} располагаются на энергетическом расстоянии 2,72 - 3,45 эВ от дна зоны проводимости.

Обнаружено, что при облучении структур А1-Ег1Оъ - 57 УФ излучением при одновременном воздействии внешнего электрического поля в диэлектрической пленке накапливается отрицательный заряд, величина которого имеет тенденцию к насыщению при больших временах облучения.

Исследованы рекомбинационные свойства кремния с реальными и пассивированными диэлектрическими пленками из оксидов РЗЭ поверхностями. Установлено, что после нанесения изолирующих слоев эффективное время жизни неравновесных носителей заряда в кремниевых образцах, измеренное методом релаксации нестационарной фотопроводимости, возрастает в 2 - 3 раза.

Изучены оптические характеристики пленок оксида эрбия и эффект просветления поверхности кремниевого фотоэлектрического преобразователя с использованием этого материала. Показано, что просветляющий слой из исследованного материала увеличивает спектральное значение фототока короткого замыкания кремниевого фотоэлектрического преобразователя более чем на 38%.

Практическая ценность работы. Полученные данные о характеристиках и свойствах МДП-структур с диэлектриком из оксида эрбия, а также с двухслойным диэлектриком из ОРЗЭ могут использоваться при разработке приборов с применением указанных диэлектриков, в частности МДП-варикапов. Показано, что по некоторым параметрам полученные структуры существенно превосходят аналогичные системы с применением плёнок оксида кремния, из-за почти 4-кратного превышения значения диэлектрической проницаемости по сравнению с оксидом кремния, а также сравнительно низкого значения токов утечки.

Рассмотренный эффект накопления заряда в диэлектрике МДП-структуры А1- Ег20> -57 под действием УФ излучения свидетельствует о возможности использования исследованных систем для создания на их основе приборов с репрограммируемой оптической записью информации и устройств визуализации УФ изображений.

Применение пленок оксида эрбия в качестве диэлектрического покрытия позволит снизить оптические и рекомбинационные потери в кремниевых фотоэлектрических приборах, увеличить фототок короткого замыкания кремниевого фотоэлектрического преобразователя и создать более эффективные фоточувствительные приборы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Механизм электропроводности исследуемых МДП-структур.

2. Свойства границы раздела диэлектрик-полупроводник, определенные по вольт-фарадным характеристикам и кинетическим зависимостям неравновесной емкости МДП-структур.

3. Параметры энергетической зонной диаграммы МДП-структур AI - Ег2Оъ - Si, определенные методом внутренней фотоэмиссии электронов из металла или полупроводника в пленку диэлектрика.

4. Параметры активных центров захвата заряда в диэлектрических слоях из оксида эрбия.

5. Закономерности и физическая модель накопления заряда в структуре AI - ЕггОъ - Si.

6. Эффекты просветления и пассивации поверхности кремния с помощью пленок оксида эрбия.

Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Восьмой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Таганрог, 2002 г.), Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск, 2002 г.), II Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов" (Самара,

2003 г.), V Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск, 2003 г.), III Международной научной конференции "Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии" (Кисловодск, 2003 г.), Пятой Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (С. - Петербург, 2003 г.), Восьмой Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерений физических величин" (Нижний Новгород, 2003 г.), Десятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Москва,

2004 г.), 61-й региональной научно -технической конференции по итогам НИР СамГАСА за 2003 г. "Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика" (Самара, 2004 г.), X Международной конференции "Физика диэлектриков" (С. - Петербург, 2004 г.), третьей междисциплинарной конференции с международным участием "НБИТТ-21" (Петрозаводск,

2004 г.), IX Международной научно-технической конференции "Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды" (Ульяновск, 2004 г.), III Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов" (Волгоград, 2004 г.), межрегиональной научной школе для студентов и аспирантов "Материалы нано-, микро- и оптоэлектрони-ки: физические свойства и применение" (Саранск, 2004 г.), 14-й Международной Крымской конференции "СВЧ - техника и телекоммуникационные технологии" (Севастополь, 2004 г.), VI Международной конференции "Опто- нано-электроника, нанотехнологии и микросистемы" (Ульяновск, 2004 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 39 печатных работ, в том числе 11 статей, 20 докладов и 8 тезисов докладов на научно-технических конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка используемой литературы из 138 наименований, содержит 52 рисунка, 14 таблиц. Общий объем диссертации составляет 133 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко обосновывается актуальность темы исследований, сформулированы цель и основные задачи исследований, отмечены новизна, научная и практическая важность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава "Редкоземельные элементы и их оксиды" носит обзорный характер. В этой главе приведены сведения о структуре объемных и пленочных оксидов редкоземельных элементов, об их оптических, электрических и диэлектрических свойствах. Кроме того, в ней проанализированы основные электрофизические свойства МДМ - и МДП-структур, изготовленных на основе пленок некоторых оксидов РЗЭ.

На основании проведенного обзора установлено, что до настоящего времени остаются малоизученными двухслойные диэлектрические пленки из оксидов редкоземельных элементов, применение которых позволит улучшить электрофизические параметры полупроводниковых приборов. В литературе также недостаточно представлены свойства пленок оксида эрбия и МДП-структур, изготовленных на их основе. Таким образом, представляет интерес комплексное изучение электрофизических свойств кремниевых МДП-структур с двухслотг-

ными диэлектрическими пленками из ОРЗЭ, а также изучение электрофизических и фотоэлектрических свойств структур МДП типа А1 - Ег1Ог - 5г.

Вторая глава "Методика получения образцов и измерения их характеристик" посвящена описанию способов изготовления экспериментальных образцов, описанию измерительных установок и методик проведения исследований.

Диэлектрические пленки толщиной 40-100 нм изготавливались методом термического окисления металлического зеркала РЗЭ, предварительно нанесенного вакуумным термическим распылением. Данный метод позволяет получать пленки оксидов РЗЭ, обладающие хорошими диэлектрическими свойствами, а также малым числом дефектов и микропор.

Изучение механизма электропроводности исследуемых диэлектрических пленок осуществлялось путем измерения вольт-амперных характеристик (ВАХ) МДП-структур. Качество границы раздела ДП исследовалось путем изучения высокочастотных (частота измерительного сигнала 1 МГц) вольт-фарадных характеристик (ВФХ) МДП-структур, а также изучением кинетических зависимостей емкости структур С(/) при нестационарном истощении поверхности полупроводника основными носителями заряда, создаваемом прямоугольными импульсами напряжения. Зависимости активной составляющей проводимости й и тангенса угла диэлектрических потерь tg8 от приложенного напряжения V исследовались на частоте 1 МГц.

Методом внутренней фотоэмиссии электронов из металла и кремния в пленку оксида эрбия определялись высоты энергетических барьеров на границах диэлектрика в МДП-структурах А1 - Ег2Оу - Бг. При этом энергетические потенциальные барьеры между различными фазовыми компонентами определялись из спектральных и вольтаических зависимостей фототока.

Изучение параметров ловушек в пленке Ег2 (9, проводилось путем измерения вольтаических зависимостей фототока МДП-структуры до и после ее облучения. По сдвигу вольтаических зависимостей фотоинжекционного тока после облучения структуры определялись величина и центроид захваченного в диэлектрике заряда. Методом фотостимулированной деполяризации определялась энергетическая глубина залегания электронных ловушек в пленке оксида эрбия.

Для изучения рекомбинационных характеристик кремния с реальными и пассивированными пленками из ОРЗЭ поверхностями использовался метод релаксации нестационарной фотопроводимости при освещении образца прямоугольными импульсами света. Данным методом измерялось эффективное время жизни неравновесных носителей заряда в кремниевых пластинах тс/.

Третья глава "Электрофизические свойства кремниевых МДП-структур с диэлектрическими пленками из оксидов редкоземельных элементов" посвящена

изучению электропроводности исследуемых МДП-структур, изучению воль-таических зависимостей их активной составляющей проводимости и тангенса угла диэлектрических потерь на переменном сигнале (1 МГц). Кроме того, в данной главе проанализированы ВФХ изучаемых систем, их неравновесные C{t) - характеристики, а также зависимость перечисленных выше характеристик от технологических условий изготовления диэлектрического слоя.

Установлено, что ВАХ МДП-структур, измеренные на постоянном токе, практически симметричны, а электропроводность образцов удовлетворительно описывается механизмом Пула-Френкеля, который представляет собой термическую генерацию электронов из объемных ловушек в зону проводимости диэлектрика, облегченную электрическим полем. Величины удельного сопротивления исследуемых пленок оксидов РЗЭ, определенные из ВАХ, составляют 10" -1015 Ом-см.

Значения активной составляющей проводимости для исследуемых структур при различных напряжениях лежат в пределах от 0,003 до 0,850 мСм. Величина тангенса угла диэлектрических потерь изменяется в пределах от 0,018 до 0,381.

IIa основании ВФХ были рассчитаны значения удельной емкости диэлектрика (С^ = 0,11-0,20 мкФ/см2) и коэффициенты перекрытия по емкости (AT = 5-13) исследуемых структур. Удельная емкость диэлектрика и коэффициенты перекрытия по емкости для исследованных образцов в несколько раз превосходят такие же параметры широко распространенных аналогичных кремниевых МДП-систем с диэлектриком из двуокиси кремния. По сдвигу экспериментальных C — V кривых относительно теоретических обнаружено, что на границе раздела диэлектрик-полупроводник и в самом диэлектрике присутствует встроенный положительный заряд, что характерно для термически выращенных окисных пленок. Величина поверхностной плотности встроенного заряда в диэлектрике, определенная для случая плоских зон на поверхности полупроводника, равнялась (0,7-2,5)-10~7 Кл/см2. Плотность поверхностных состояний для различных структур составляла (0,4-1,б)-1012 см'2. Следует отметить, что наилучшим качеством границы раздела ДП обладают МДП-структуры с двухслойным диэлектриком типа Al-Dy203-Y203-Si и AI - йу2Ог -Yb20, - Si. Сравнение полученных данных с результатами, приведенными в работах других авторов, показывает, что МДП-структуры с двухслойными диэлектриками имеют более совершенную границу раздела ДП, чем структуры с однослойными диэлектрическими пленками из тех же материалов.

Исследования показали, что значение плотности поверхностных состояний на границе ДП в структурах AI ~ Dy1Oi -Y2О, - Si возрастает с увеличением температуры окисления двухслойной пленки из иттрия и диспрозия. В результате установлено, что оптимальным является температурный режим окисления

500-600 °С, а дальнейшее увеличение температуры приводит к резкому ухудшению качества границы раздела диэлектрик-полупроводник. Подобный результат может быть объяснен возрастанием механических напряжений между диэлектрической пленкой и полупроводниковой подложкой, которые приводят к образованию дополнительных поверхностных состояний.

Изучение генерационных процессов, происходящих в исследуемых МДП-структурах, проводилось путем измерения кинетических зависимостей емкости С(() при неравновесном обеднении поверхности полупроводника основными носителями заряда, создаваемом прямоугольными импульсами напряжения. Рассчитанные из этих зависимостей значения скорости поверхностной генерации для различных образцов лежали в пределах 29-400 см/с. Величины времени жизни неосновных носителей заряда, также определенные по кривым С((), изменялись в интервале 0,1-0,7 мкс. Малые значения скорости поверхностной генерации в исследуемых структурах свидетельствуют о хороших свойствах границы раздела кремний-ОРЗЭ.

Исследована зависимость генерационных параметров систем А/ - Цу203 -У203 - от технологических условий изготовления. Установлено, что скорость поверхностной генерации возрастает от 29 см/с до 305 см/с при увеличении температуры окисления двухслойной пленки РЗЭ от 500 до 800 °С. Подобная зависимость обусловлена возникновением на поверхности кремния дополнительных генерационных центров при повышении температуры окисления. Значения объемного времени жизни неосновных носителей заряда с повышением температуры окисления пленок РЗЭ изменялись незначительно. Данный результат свидетельствует об отсутствии существенного влияния температуры окисления на число дефектов в области пространственного заряда полупроводника.

Четвертая глава "Фотоэлектрические свойства кремниевых МДП-структур с оксидом эрбия в качестве диэлектрика" посвящена определению высоты энергетических барьеров между различными фазовыми компонентами МДП-структур /II - Ег20, - 57. Высоты потенциальных барьеров определялись методом внутренней фотоэмиссии носителей заряда в диэлектрик из спектральных и вольтаических зависимостей фототока. Полученные значения барьеров на границах диэлектрического слоя совпали в пределах погрешности эксперимента и составляют 3,13 эВ для границы раздела А1-Ег2Ог и 3,29 эВ для границы ЕггО-.

Экспериментально установлено, что фотоинжекционный ток, протекающий через МДП-структуру, при электрических полях, больших 105 В/см, описывается моделью Фаулера и подчиняется зависимости:

1ф=А{ку-еЬ0 + кУГ)\

где еьа - высота потенциального барьера при нулевом электрическом поле в диэлектрике, к - коэффициент Шоттки, V, - падение напряжения в диэлектрике, А - коэффициент, зависящий от Лу.

Пятая глава "Параметры активных центров захвата в МДП-структурах А1- Ег2Оу содержит анализ вольтаических зависимостей фотоинжекцион-ного тока МДП-структуры А1-Ег2Ог -5/ до и после ее заряжения путем облучения светом при постоянном напряжении на электроде. На основании такого анализа определялись центроид и величина заряда, захваченного ловушками диэлектрика при облучении. Установлено, что фотоинжектированные электроны захватываются на глубокие центры диэлектрика, причем центроид захваченного заряда располагается вблизи середины диэлектрика, а величина захваченного заряда на порядок меньше величины заряда, прошедшего через структуру, и приблизительно равна 1,6-107 Кл/см2.

Методом фотостимулированной деполяризации определена энергетическая глубина залегания электронных ловушек в пленке оксида эрбия. Из спектральных зависимостей фототока деполяризации установлено, что электронные центры захвата располагаются на энергетическом расстоянии 2,72 - 3,45 эВ от дна зоны проводимости диэлектрика.

Исследованы закономерности накопления заряда в структуре А1~Ег20} -5/ при воздействии УФ излучения. Установлено, что зависимости сдвига напряжения плоских зон структур от времени облучения имеют сублинейный вид с тенденцией к насыщению для больших времен облучения. Причем скорость накопления электронов в диэлектрической пленке ЕггО, при ин-жекции их из алюминиевого электрода выше, чем при инжекции из кремния. Накопленный при облучении заряд сохранялся длительное время при комнатной температуре после выключения освещения и постоянного напряжения. Величина захваченного заряда, рассчитанная из сдвига С - V характеристик, на порядок меньше прошедшего через структуру заряда, определенного путем интегрирования тока по времени.

Рассмотренный эффект свидетельствует о возможности использования исследованных систем для создания на их основе приборов с репрограммируемой оптической записью информации и устройств визуализации УФ изображений.

В шестой главе "Просветляющие свойства пленок оксида эрбия. Рекомби-национные свойства кремния, пассивированного пленками ОРЗЭ" рассмотрены оптические и просветляющие свойства оксида эрбия, а также рекомбинацион-ные свойства кремния, пассивированного пленками Ег10} и двухслойными диэлектрическими пленками из оксидов РЗЭ.

Установлено, что пленка оксида эрбия обладает высокой прозрачностью в спектральной области 250-1050 нм. Нанесение просветляющей пленки из Er.fi у на поверхность кремния дает возможность снизить коэффициент отражения монохроматического света от 32-34% для чистой поверхности кремния до 1-4,5% и практически исключить отражение света от поверхности полупроводника. Исследование спектральных зависимостей фототока короткого замыкания кремниевой п* - р- р* - структуры без просветляющего слоя и с просветляющим покрытием из оксида эрбия подтверждает наличие эффектов просветления и пассивации поверхности кремния. Экспериментально показано, что использование пленки оксида эрбия позволяет увеличить спектральное значение фототока короткого замыкания кремниевого фотоэлектрического преобразователя на длине волны излучения 650 нм более чем на 38%.

Исследование рекомбинационных характеристик кремния с реальными и пассивированными одно- и двухслойными пленками из ОРЗЭ поверхностями показало, что после нанесения диэлектрических слоев наблюдается увеличение значений эффективного времени жизни и уменьшение величин скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей заряда. Сравнение полученных рекомбинационных характеристик показывает, что скорость поверхностной рекомбинации в системе 57-ОРЗЭ на 1 - 2 порядка меньше аналогичного параметра в широко применяемых в полупроводниковой электронике структурах 5/ - БЮ1 и - БЮ2 - 5/3 ЫА.

Заключение содержит следующие результаты и выводы:

1. Изучен механизм электропроводности МДП-структур А1 - Ег202 - 5/, АI - Оу202 - О. -57, А1- ТУу20, -У20}- Л', А1 - £>у,0, - УЬ203 - 57. Установлено, что проводимость исследуемых систем удовлетворительно описывается механизмом Пула-Френкеля.

2. Путем изучения высокочастотных ВФХ определены величины эффективной плотности поверхностных состояний в исследуемых МДП-системах. Плотность поверхностных состояний составляет: (0,7-1,6) • 1012 см"2 в структурах А1 - Ег203 - , (0,6-0,9) ■ 10'2 см"2 в структурах А1-Ву202 -С<Л202-51, (0,4-0,9)-1012 см'2 в структурах А1-Г)уг03-ГЬ20,-81, (0,5-0,8) ■ 1012 см"2 в структурах А1- Е>у2Оъ -У2Оъ- 5;.

3. Установлено, что удельная емкость диэлектрика и коэффициент перекрытия по емкости исследованных образцов в несколько раз превосходят такие же параметры широко распространенных аналогичных МДП-структур с диэлектриком из двуокиси кремния.

структур А1 - ЕггОъ - Л", 47-67 см/с для структур Al-Dy10}~Gd103-Si, 55-60 см/с для структур /I/ - Цу20] - УЬ203 - , 28-47 см/с для структур Л/ - Цу20} - У20} -57. Установлено, что наилучшими генерационно - рекомби-национными параметрами обладают МДП-структуры с диэлектриком, изготовленным при температуре 500 °С. Значения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии практически не зависят от материала диэлектрика МДП-структуры и лежат в пределах 0,1-0,3 мкс для структур А1 - Ег2Оу - 57, 0,3-0,6 мкс для структур А1-Е>у2Ог -С<12Ог -5/, 0,5-0,7 мкс для структур А1-ГУу>гО. - ГЬгОз -5/, 0,2-0,4 мкс для структур А!-Ву201 -К03 - .

5. Методом внутренней фотоэмиссии носителей заряда в диэлектрик определены энергетические барьеры для электронов на границах раздела А1-Ег2Оъ (3,13 эВ), Я/ - Ег2О, (3,35 эВ) в МДП-структурах с диэлектриком из оксида эрбия.

6. Установлено, что диэлектрические пленки из оксида эрбия в кремниевых МДП-структурах накапливают отрицательный электрический заряд при облучении структур монохроматическим УФ излучением и одновременном воздействии внешнего электрического поля. Показано, что величина захваченного заряда имеет тенденцию к насыщению при больших временах облучения. Установлено, что величина эффективного заряда, захваченного в диэлектрике почти на порядок меньше заряда, прошедшего через структуру.

7. Путем анализа вольтаических зависимостей фотоинжекционного тока до и после облучения МДП-структур А1~Ег2Оъ -5г монохроматическим светом установлено, что фотоинжектированные электроны захватываются на глубокие центры в ЕггОъ, причем центроид захваченного заряда располагается вблизи середины диэлектрика. Методом фотостимулированной деполяризации установлено, что электронные центры захвата располагаются на энергетическом расстоянии 2,72 - 3,45 эВ от дна зоны проводимости диэлектрика Ег2Ог.

8. Установлено, что пленка Ег20} обладает высокой прозрачностью в спектральной области 250-1050 нм. Нанесение просветляющей пленки из оксида эрбия на поверхность кремния дает возможность снизить коэффициент отражения монохроматического света от 32-34% для чистой поверхности кремния до 14,5%. Показано, что просветляющий слой из исследованного материала увеличивает спектральное значение фототока короткого замыкания кремниевого фотоэлектрического преобразователя более чем на 38%.

9. Исследование рекомбинационных свойств кремния с реальными и пассивированными диэлектрическими пленками из ОРЗЭ поверхностями показало, что после нанесения изолирующих слоев эффективное время жизни неравновесных носителей заряда в кремниевых образцах, измеренное методом релаксации нестационарной фотопроводимости, возрастает в 2 - 3 раза.

Ю.Показана перспективность использования исследованных МДП-структур в качестве МДП-варикапов с высоким значением коэффициента перекрытия емкости, а также перспективность использования систем А1-Ег203 -5/ для создания на их основе приборов с оптической записью информации и визуализации УФ изображений. Кроме того, показана возможность применения исследованных диэлектрических пленок в качестве пассивирующих покрытий, а пленок оксида эрбия еще и в качестве просветляющих покрытий для кремниевых фотоэлектрических приборов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Рожков В.А., Пирюшов В.А., Родионов М.А. Кремниевые МДП-структуры на основе тонких диэлектрических пленок из оксидов РЗЭ // Труды Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии". - Ульяновск: УлГУ, 2002. - С. 104 (автор - 30%).

2. Рожков В.А., Пирюшов В.А., Родионов М.А. Энергетические барьеры на межфазных границах раздела и центры захвата носителей заряда в кремниевых МДП-структурах с диэлектрическими пленками из ОРЗЭ // Труды Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии". - Ульяновск: УлГУ, 2002. - С. 103 (автор - 30%).

3. Родионов М.А. Исследование электрофизических свойств МДП-структур с диэлектриками из оксидов редкоземельных элементов // Тез. докл. ХХХП1 научной конференции студентов. - Самара, 2002. - С. 255.

4. Рожков В.А., Пирюшов В.А., Родионов М.А. Электрофизические и функциональные свойства кремниевых МДП-систем с диэлектрическими пленками из оксидов редкоземельных элементов // Труды восьмой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники". - Таганрог, 2002. - С. 148 - 151 (автор - 30%).

5. Рожков В.А., Родионов М.А. Электрофизические свойства кремниевых МДП-варикапов с оксидом лютеция в качестве диэлектрика // Тез. докл. II Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов". - Самара, 2003. - С. 361 - 364 (автор - 50%).

6. Рожков В.А., Родионов М.А. Пассивирующие диэлектрические покрытия на основе оксидов редкоземельных элементов // Тез. докл. II Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов". - Самара, 2003. - С. 358-361 (автор - 50%).

7. Рожков В.А., Родионов М.А. Оксид лютеция. Новые диэлектрические структуры для интегральных схем // Труды V Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии". - Ульяновск: УлГУ, 2003. - С. 183 (автор -50%).

8 Рожков В.А., Родионов М.А. Просветляющие и пассивирующие покрытия на основе оксидов редкоземельных элементов для кремниевых фотоэлектрических приборов // Труды V Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии". - Ульяновск: УлГУ, 2003. - С. 184 (автор - 50%). 9. Рожков В.А., Родионов М.А. Кремниевые МДП-варикапы и элементы интегральных схем с диэлектрическими пленками из оксидов редкоземельных элементов // Тез. докл. III Международной научной конференции "Химия твердого тела и современные микро - и нанотехнологии". - Кисловодск, 2003. - С. 100 -102 (автор - 50%).

10 Родионов М.А. Электрофизические свойства кремниевых МДП-структур с диэлектрическими пленками из оксида иттербия и диспрозия // Тез. докл. V Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто - и наноэлектронике. - СПб.: СПбГПУ, 2003. - С. 111.

11.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B. Фотоэлектрические методы исследования параметров и свойств МДП-приборов и элементов интегральных схем // Материалы восьмой Всероссийской научно - технической конференции "Методы и средства измерений физических величин". - Н. Новгород, 2003.

- С. 9 (автор - 30%).

12.Родионов М.А., Пашин A.B. Электрофизические свойства структур металл -оксид диспрозия - оксид иттрия - кремний // Тез. докл. X Всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых. - М., 2004. - Ч. 1. -С. 258-260 (автор-80%).

13.Рожков В.А., Родионов М.А. Электрофизические свойства структур металл -оксид диспрозия - оксид гадолиния - кремний // Письма в ЖТФ, 2004. - Т. 30. -№ 12. - С. 16-21 (автор - 50%).

14.Рожков В.А., Родионов М.А. Электрофизические свойства кремниевых МДП-структур с диэлектрическими пленками из оксида иттрия и диспрозия // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2004. -1.1. - № 2.

- С. 66-69 (автор - 50%).

15.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Оксид гадолиния. Новые диэлектрические структуры для СБИС // Вестник СамГУ, 2004.

- № 4(34). - С. 124-131 (автор - 30%).

16.Рожков В.А., Родионов М.А. Электрофизические свойства МДП-структур с двухслойными диэлектрическими пленками из оксидов редкоземельных элементов // Материалы X Международной конференции "Физика диэлектриков (Диэлектрики - 2004)". - СПб., 2004. - С. 216-219 (автор - 50%).

17.Рожков В.А., Родионов М.А Влияние температуры окисления пленки редкоземельного металла на характеристики МДП-структур // Материалы X Международной конференции "Физика диэлектриков (Диэлектрики - 2004)". - СПб., 2004. - С. 213-216 (автор - 50%).

18.Петров А.И., Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B. Просветление и пассивация поверхности кремниевых фотоэлектрических приборов с помощью диэлектрических пленок из оксидов редкоземельных элементов // Материалы X Международной конференции "Физика диэлектриков (Диэлектрики - 2004)".

- СПб., 2004. - С. 210-211 (автор - 30%).

19.Рожков В.А., Петров А.И., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Просветление и пассивация кремниевых фотоэлектрических приборов пленками из оксидов редкоземельных элементов // Материалы третьей междисциплинарной конференции с международным участием ("НБИТТ-21"). - Петрозаводск, 2004. -С. 56(автор-20%).

20.Рожков В.А., Родионов М.А. Кремниевые МДП-структуры для БИС и СБИС на основе тонких диэлектрических пленок из оксидов РЗЭ // Материалы третьей междисциплинарной конференции с международным участием "НБИТТ-21".

- Петрозаводск, 2004. - С. 55 (автор - 50%).

21.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Электрофизические свойства кремниевых МДП-варикапов с двухслойными диэлектрическими пленками из оксидов редкоземельных элементов // Тез. докл. и сообщений III Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов". - Волгоград, 2004. - С. 352 (автор - 50%).

22.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Пассивация кремния двухслойными диэлектрическими пленками из оксида иттрия и оксида диспрозия // Тез докл и сообщений III Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов". - Волгоград, 2004. - С. 350-351 (автор - 50%).

23.Родионов М.А., Рожков В.А., Пашин A.B. Пассивация кремния двухслойными диэлектрическим пленками из оксида иттербия и оксида диспрозия // Письма в ЖТФ, 2004. - Т. 30. - № 12. - С. 56-61 (автор - 50%).

24.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B. Рекомбинационные свойства кремния, пассивированного диэлектрическими двухслойными пленками из оксидов гадолиния и диспрозия // Вестник СамГУ, 2004. - Спец. выпуск. -С. 135-140 (автор-50%).

25.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Пассивация кремния диэлектрическими пленками из оксида иттрия и оксида диспрозия // Труды VI Международной конференции "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы". - Ульяновск: УлГУ, 2004. - С. 122 (автор - 50%).

26.Родионов М.А., Рожков В.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Кремниевые МДП-варикапы с двухслойными диэлектрическими пленками из оксидов редкоземельных элементов // Труды VI Международной конференции "Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы". - Ульяновск: УлГУ, 2004. -С. 120 (автор - 50%).

27.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Методики измерения электрических характеристик и параметров МДП-структур и элементов интегральных схем и экспериментальные установки для проведения измерений // Труды IX Международной научно-технической конференции "Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды". - Ульяновск, 2004. - С. 80-85 (автор - 30%).

28.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Методики измерения фотоэлектрических характеристик и параметров МДП-структур и элементов интегральных схем // Труды IX Международной научно-технической конференции "Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды". - Ульяновск, 2004. - С. 85-89 (автор - 30%).

29.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Пассивация кремниевых полупроводниковых приборов и устройств СВЧ двухслойными диэлектрическими пленками из оксида иттрия и оксида диспрозия // Материалы 14-й Международной Крымской конференции "СВЧ - техника и телекоммуникационные технологии" - Севастополь, 2004. - С. 564-565 (автор - 50%).

30.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B., Гурьянов A.M. Кремниевые МДП-варикапы с двухслойными диэлектрическими пленками из оксидов редкоземельных элементов // Материалы 14-й Международной Крымской конференции "СВЧ - техника и телекоммуникационные технологии". - Севастополь, 2004. - С. 566-567 (автор - 50%).

31.Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин A.B. Влияние температуры окисления двухслойной пленки из редкоземельных металлов на характеристики МДП-структур // Вестник СамГУ, 2004. - Спец. выпуск. - С. 128-134 (автор - 50%).

32.Родионов М.А., Пашин A.B. Зависимость характеристик кремниевых МДП-структур с двухслойными диэлектрическими слоями из оксидов иттрия и диспрозия от их температуры окисления // Труды межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов "Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение". - Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2004. - С. 83 (автор - 80%).

33.Пашин A.B., Родионов М.А. Просветляющие и пассивирующие покрытия из пленок оксида эрбия для кремниевых фотоэлектрических приборов // Труды межрегиональной научной школы для студентов и аспирантов "Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение". - Саранск: Изд-во Мордовского ун-та, 2004. - С. 119 (автор - 80%).

34.Родионов М.А., Рожков В.А., Пашин A.B. Рекомбинационные свойства кремния, пассивированного двухслойными диэлектрическими пленками из оксида гадолиния и оксида диспрозия // Материалы 61-й региональной научно -

технической конференции по итогам НИР СамГАСА за 2003 г. "Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика". - Самара: СамГАСА, 2004. - Часть 1. - С. 156-159 (автор - 30%).

35.Рожков В.А., Родионов М.А. Электрофизические свойства структур металл-оксид эрбия-кремний // Вестник СамГУ, 2004. - Второй спец. выпуск. - С. 94100 (автор - 50%).

36.Rozhkov V.A., Rodionov М.А., Shalimova М.В., Pashin A.V., Guryanov A.M. Antireflection and Passivating Coatings on the Basis of Rare Earth Element Oxides for Silicon Devices // Vestnik SamGU, 2004. - № 4 (34). - P. 112-123 (автор - 20%).

37.Рожков B.A., Родионов М.А. Просветляющие свойства пленок оксида эрбия // Письма в ЖТФ, 2005. - Т. 31. - № 2. - С. 67-71 (автор - 50%).

38.Родионов М.А., Рожков В.А. Пассивация поверхности кремния диэлектрическими пленками из оксида эрбия // Письма в ЖТФ, 2005. - Т. 31. - № 3. - С. 5559 (автор - 50%).

39.Рожков В.А., Родионов М.А. Энергетические барьеры на межфазных границах в МДП-системе Al-Er203-Si II Вестник СамГУ, 2004. - Второй спец. выпуск. -С. 101-105 (автор-50%).

Подписано в печать 13 мая 2005 г. Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 443011, г. Самара, ул. Академика Павлова, 1

Отпечатано ООО : «Универс-групп»

№13 5^0

РНБ Русский фонд

2006-4 9925

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Родионов, Максим Александрович

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИХ ОКСИДЫ./.

1.1. Редкоземельные металлы.

1.2. Структура оксидов редкоземельных элементов.

1.3. Свойства оксидов редкоземельных элементов и МДМ- и МДП- структур на их основе.

2. МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И ИЗМЕРЕНИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

2.1. Методика изготовления образцов.

2.2. Методика измерений и экспериментальные установки.

3. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ МДП-СТРУКТУР С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПЛЕНКАМИ ИЗ ОКСИДОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.1. Электропроводность кремниевых МДП-структур с ОРЗЭ в качестве диэлектрика при постоянном напряжении.

3.2. Проводимость и диэлектрические потери в кремниевых МДП-структурах с оксидами РЗЭ на переменном сигнале.

3.3. Вольт-фарадные характеристики кремниевых МДП-структур с оксидами РЗЭ в качестве диэлектрика.

3.4. Исследование генерационных процессов в кремниевых МДП-структурах.

3.5. Влияние температуры окисления двухслойной пленки из РЗМ на характеристики МДП-структур.

4. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЕВЫХ МДП-СТРУКТУР С ОКСИДОМ ЭРБИЯ В КАЧЕСТВЕ ДИЭЛЕКТРИКА. /

4.1. Методика определения высот энергетических барьеров на межфазовых границах МДП-систем.

4.2. Анализ спектральных зависимостей фототока МДП-структур А1-ЕггОъ - Si.

4.3. Анализ вольтаических зависимостей фототока.

5. ПАРАМЕТРЫ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ ЗАХВАТА В МДП-СТРУКТУР АХ Al-Er20,-Sif.

5.1. Методика определения локализации и плотности захваченного в объеме диэлектрика заряда.

5.2. Определение величины и центроида заряда, захваченного в диэлектрической пленке оксида эрбия.

5.3. Энергетическая глубина залегания электронных ловушек в пленках оксида эрбия.

5.4. Исследование особенностей накопления заряда в структурах Al - Ег203 - Si под влиянием ультрафиолетового излучения.

6. ПРОСВЕТЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК ОКСИДА ЭРБИЯ. РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КРЕМНИЯ, ПАССИВИРОВАННОГО ПЛЕНКАМИ ОРЗЭ.

6.1. Оптические и просветляющие свойства пленок оксида эрбия.

6.2. Рекомбинационные свойства кремния, пассивированного пленками оксидов РЗЭ.

Введение диссертация по физике, на тему "Свойства пленок оксидов редкоземельных элементов и кремниевых МДП-структур на их основе"

Многослойные структуры металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) в настоящее время нашли широкое применение в полупроводниковой микроэлектронике. На их основе изготавливаются нелинейные конденсаторы (варикапы и фотоварикапы), полевые транзисторы, электрические и тепловые переключатели, приборы с зарядовой связью, логические устройства и др.

К диэлектрическим слоям МДП-структур предъявляются высокие требования. Так, пробивная напряженность электрического поля должна быть не ниже 107 В/см, токи утечки должны быть достаточно малыми даже в сильных полях, а диэлектрическая проницаемость достаточно высокой. Диэлектрический слой должен обладать защитными и маскирующими свойствами. Он не должен реагировать с нанесенным на него слоем металла, но должен в то же время образовывать с ним надежный и прочный механический контакт, слабо подверженный старению и устойчивый к термическим и иным воздействиям. Для фоточувствительных МДП-структур диэлектрический слой должен быть прозрачным в определенных областях спектра. Наконец, он должен образовывать достаточно совершенную границу раздела с полупроводником, обладающую малой плотностью поверхностных состояний.

В настоящее время в качестве диэлектрика в МДП-структурах широко используется двуокись кремния. Этот диэлектрик, получаемый высокотемпературным окислением кремния, имеет хорошие пассивирующие, защитные и маскирующие свойства. К достоинствам двуокиси кремния, связанным с использованием в качестве подзатворного диэлектрика, относятся высокое удельное сопротивление и сравнительно низкая плотность состояний на границе раздела полупроводник-диэлектрик. Однако, наряду с достоинствами, двуокись кремния не лишена также и ряда недостатков. В первую очередь к ним следует отнести низкую диэлектрическую проницаемость и высокую подвижность щелочных ионов, обычно натрия, которая приводит к нестабильности характеристик приборов. Кроме того, термическое окисление кремния при высоких температурах вызывает перераспределение примеси в приповерхностном слое полупроводника и увеличение числа дефектов, служащих центрами генерации-рекомбинации, что приводит к уменьшению времени жизни носителей заряда в полупроводнике. По этим причинам весьма актуальной является проблема разработки технологии низкотемпературного получения и использования диэлектрических пленок с высокой диэлектрической проницаемостью и устойчивых по отношению к подвижным ионам. К числу таких диэлектриков относятся оксиды редкоземельных элементов (ОРЗЭ). Высокая термическая устойчивость, большие значения диэлектрической проницаемости, удельного сопротивления и пробивных напряжений, а также относительная простота получения пленок ряда оксидов редкоземельных элементов делают их перспективными для изготовления изолирующих слоев в схемах и приборах микроэлектроники. Следует также отметить, что на основе ОРЗЭ возможно изготовление двухслойных диэлектрических пленок, применение которых позволяет заметно улучшить электрическую стабильность и некоторые характеристики изготавливаемых приборов. Кроме того, пленки ОРЗЭ обладают высокой прозрачностью в широкой области спектра (400-1100 нм) и имеют оптимальный показатель преломления («=1,77-2,18) для использования их в качестве просветляющих покрытий кремниевых фотоэлектрических приборов. Однако свойства пленок оксидов РЗЭ и МДП-систем, полученных на их основе, в настоящее время изучены недостаточно полно. В частности, в литературе имеется крайне мало сведений о свойствах структур МДП с двухслойными диэлектрическими пленками из оксидов РЗЭ, а также о свойствах МДП-структур с оксидом эрбия в качестве диэлектрика.

В связи с этим целью данной работы является исследование электрофизических свойств МДП-структур с двухслойными диэлектриками типа Al-Dy203 - Gd20з - Si, Al - Dy2Oz -ХД- Si, Al - Dy203 - Yb203 - Si, изучение электрофизических и фотоэлектрических свойств кремниевых МДП-структур с оксидом эрбия в качестве диэлектрика, определение закономерностей основных физических процессов, протекающих в МДП-структурах, определение параметров активных центов захвата заряда в диэлектрическом слое Ег2Ог и величин энергетических потенциальных барьеров на межфазовых границах этого слоя в МДП-структурах, а также исследование пассивирующих свойств пленок оксида эрбия и двухслойных пленок из оксидов РЗЭ.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

3. Анализ вольт-фарадных характеристик исследуемых систем и влияния на них условий изготовления.

4. Исследование качества границы раздела диэлектрик-полупроводник (ДП) изучаемых структур.

5. Изучение явления внутренней фотоэмиссии носителей заряда в пленку диэлектрика из полупроводника или металла при облучении структур Al - Ег2Оъ - Si монохроматическим светом, определение высот энергетических барьеров на межфазовых границах А1-Егг03 и Si-Er203 и построение энергетической зонной диаграммы структур.

7. Исследование параметров активных центров захвата носителей заряда в диэлектрической пленке Ег2Ог, определение центроида захваченного на ловушки заряда и энергетической глубины залегания ловушек.

8. Изучение просветляющих свойств пленок оксида эрбия на кремнии.

9. Изучение рекомбинационных характеристик кремния, покрытого пленками из ОРЗЭ.

Научная новизна работы. Впервые проведён комплексный анализ электрофизических свойств структур Al - ЕггОъ - Si, Al - Dy203 - Gd202 - Si, Al- Dy203 -У203 - Si, Al - Dy203 - Yb203 - Si. Установлено, что электропроводность исследуемых МДП-систем описывается механизмом Пула-Френкеля. Определены величины поверхностной плотности встроенного заряда в диэлектрике и эффективная плотность поверхностных состояний. Методом кинетических зависимостей неравновесной емкости определены генерационные параметры исследуемых структур.

3,13 эВ), Si-Er203 (3,35 эВ). Установлено, что при положительном и-отрицательном напряжениях на металлическом электроде наблюдается фотоэмиссия электронов из кремния и металла соответственно.

Проведён анализ вольтаических зависимостей фотоинжекционного тока МДП-структур Al-Er203 -Si. Установлено, что инжектированные электроны захватываются на глубокие центры диэлектрика, причем центроид захваченного заряда располагается вблизи середины диэлектрической пленки.

Методом фотостимулированной деполяризации установлено, что электронные центры захвата в пленке Ег2Оъ располагаются на энергетическом расстоянии 2,72 - 3,45 эВ от дна зоны проводимости.

Обнаружено, что при облучении структур Al - Ег203 - Si УФ излучением при одновременном воздействии внешнего электрического поля в диэлектрической пленке накапливается отрицательный заряд, величина которого имеет тенденцию к насыщению при больших временах облучения.

Практическая ценность работы. Полученные данные о характеристиках и свойствах МДП-структур с диэлектриком из оксида эрбия, а также с двухслойным диэлектриком из ОРЗЭ могут использоваться при разработке приборов с применением указанных диэлектрических плёнок, в частности МДП-варикапов. Показано, что по некоторым параметрам полученные структуры существенно превосходят аналогичные системы с применением плёнок оксида кремния, из-за почти 4-кратного превышения значения диэлектрической проницаемости по сравнению с оксидом кремния, а также сравнительно низкого значения токов утечки.

Рассмотренный эффект накопления заряда в диэлектрике МДП-структуры А1 - ЕггОг - Si под действием УФ излучения свидетельствует о возможности использования исследованных систем для создания на их основе приборов с репрограммируемой оптической записью информации и устройств визуализации УФ изображений.

Применение пленок оксида эрбия, в качестве диэлектрического покрытия позволит снизить оптические и рекомбинационные потери в кремниевых фотоэлектрических приборах, увеличить фототок короткого замыкания кремниевого фотоэлектрического преобразователя и создать более эффективные фоточувствительные приборы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Механизм электропроводности исследуемых МДП-структур.

3. Параметры энергетической зонной диаграммы МДП-структур А1 - Ег2Оъ - Si, определенные методом внутренней фотоэмиссии электронов из металла или полупроводника в пленку диэлектрика.

4. Параметры активных центров захвата заряда в диэлектрических слоях из оксида эрбия.

5. Закономерности и физическая модель накопления заряда в структуре А1 - Ег2Ог - Si.

6. Эффекты просветления и пассивации поверхности кремния с помощью пленок оксида эрбия.

Заключение диссертации по теме "Физика полупроводников"

Основные результаты работы состоят в следующем:

1. Изучен механизм электропроводности МДП-структур Al-Er203-Si, Al - Dy203 - Gd203 - Si, Al-Dyfi.-Y^-Si, Al-Dy^-Yb.O.-Si. Установлено, что проводимость исследуемых систем удовлетворительно описывается механизмом Пула-Френкеля.

2. С помощью измерения высокочастотных ВФХ определены величины эффективной плотности поверхностных состояний в исследуемых МДП-системах.

Плотность поверхностных состояний составляет: (0,7-1,6)-1012 см'2 в структурах Al-Er203 -Si, (0,6-0,9)-1012 см"2 в структурах Al-Dy203 -Gd203 -Si, (0,4-0,9)-1012 см*2 в структурах Al-Dy203 -Yb203 -Si, (0,5-0,8)• 1012 см*2 в структурах Al - Dy203 -Y203 - Si.

3. Установлено, что удельная емкость диэлектрика и коэффициент перекрытия по емкости исследованных образцов в несколько раз превосходят аналогичные параметры широко распространенных МДП-структур с диэлектриком из двуокиси кремния.

4. Методом кинетических зависимостей МДП-емкости определены значения скорости поверхностной генерации и времени жизни неосновных носителей заряда. Значения скорости поверхностной генерации составляют 380-400 см/с для структур Al - Ег203 - Si, 47-67 см/с для структур Al - Dy203 - Gd203 - Si, 55-60 см/с для структур Al-Dy203 -Yb203 -Si, 33-47 см/с для структур Al-Dy203 -Y203 - Si. Установлено, что наилучшими генерационно - рекомби-национными параметрами обладают МДП-структуры, с диэлектриком, изготовленным при температуре 500 °С. Значения времени жизни неосновных носителей заряда в кремнии практически не зависят от материала диэлектрика МДП-структуры и лежат в пределах 0,1-0,3 мкс для структур Al-Er203 - Si, 0,3-0,6 мкс для структур Al-Dy203 -Gd203 -Si, 0,5-0,7 мкс для структур Al - Dy203 - Yb203 - Si, 0,2-0,4 мкс для структур Al - Dy203 - Y203 -Si.'

5. Методом внутренней фотоэмиссии носителей заряда в диэлектрик определены энергетические барьеры для электронов на границах раздела А1-Ег203 (3,13 эВ), Si-Er203 (3,35 эВ) в МДП-структурах с диэлектриком из оксида эрбия.

7. Путем анализа вольтаических зависимостей фотоинжекционного тока до и после облучения МДП-структур Al-ЕггОъ - Si монохроматическим светом установлено, что фотоинжектированные электроны захватываются на глубокие центры в Ег2Ог, причем центроид захваченного заряда располагается вблизи середины диэлектрика. Методом фотостимулированной деполяризации установлено, что электронные центры захвата располагаются на энергетическом расстоянии 2,72 - 3,45 эВ от дна зоны проводимости диэлектрика ЕггОг.

8. Установлено, что пленка Егг03 обладает высокой прозрачностью в спектральной области 250-1050 нм. Нанесение просветляющей пленки из оксида эрбия на поверхность кремния дает возможность снизить коэффициент отражения монохроматического света от 32-34% для чистой поверхности кремния до 14,5%. Показано, что просветляющий слой из исследованного материала увеличивает спектральное значение фототока короткого замыкания кремниевого фотоэлектрического преобразователя более чем на 38%.

10.Показана перспективность использования исследованных МДП-структур в качестве МДП-варикапов с высоким значением коэффициента перекрытия емкости, а также перспективность использования систем Al - ЕггОъ - Si для создания на их основе приборов с оптической записью информации и визуализации УФ изображений. Кроме того, показана возможность применения исследованных диэлектрических пленок в качестве пассивирующих покрытий, а пленок оксида эрбия еще и в качестве просветляющих покрытий для кремниевых фотоэлектрических приборов.

Материалы диссертационной работы были представлены на Восьмой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" (Таганрог, 2002 г.), Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск,

2002 г.), II Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов" (Самара, 2003 г.), V Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск,

2003 г.), III Международной научной конференции "Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии" (Кисловодск, 2003 г.), Пятой Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и полупроводниковой опто- и наноэлектронике (С. - Петербург, 2003 г.), Восьмой Всероссийской научно - технической конференции "Методы и средства измерений физических величин" (Нижний Новгород, 2003 г), Десятой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Москва, 2004 г.), 61-й региональной научно -технической конференции по итогам НИР СамГАСА за 2003 г. "Актуальные проблемы в строительстве и архитектуре. Образование. Наука. Практика" (Самара, 2004 г.), X Международной конференции "Физика диэлектриков" (С. - Петербург, 2004 г.), третьей междисциплинарной конференции с международным участием "НБИТТ-21" (Петрозаводск, 2004 г.), IX Международной научно-технической конференции "Оптические, радиоволновые и тепловые методы и средства контроля качества материалов, промышленных изделий и окружающей среды" (Ульяновск, 2004 г.), III Международной научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов" (Волгоград, 2004 г.), межрегиональной научной школе для студентов и аспирантов "Материалы ноно-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение" (Саранск, 2004 г.), 14-й Международной Крымской конференции "СВЧ - техника и телекоммуникационные технологии" (Севастополь, 2004 г.), VI Международной конференции "Опто- наноэлектроника, нано-технологии и микросистемы" (Ульяновск, 2004 г.) и ежегодных научных конференциях преподавателей и сотрудников Самарского государственного университета (Самара, 2003 - 2005 гг.)

По теме диссертации были опубликованы работы [34-36, 56-59, 62, 65, 7678, 86-93, 96-100, 109, 124-134].

В заключение считаю своим приятным долгом выразить глубокую признательность моим научным руководителям: профессору кафедры электроники твердого тела, доктору физико-математических наук В.А. Рожкову и профессору кафедры электроники твердого тела, доктору технических наук А.Н. Ко-мову за постоянную помощь и внимание, оказанные при выполнении работы.

Автор искренне признателен коллективу кафедры электроники твердого тела и лаборатории полупроводниковой электроники Самарского государственного университета, товарищеская критика и поддержка которых оказали неоценимую помощь в проведении настоящей работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе изучены электрофизические характеристики, определяющие основные электронные свойства кремниевых МДП-структур на основе пленок оксида эрбия, а также двухслойных пленок из оксидов РЗЭ. Кроме того, проведено исследование оптических и просветляющих свойств пленок оксида эрбия, а также рекомбинационных свойств кремния пассивированного пленками ЕггОъ и двухслойными пленками из ОРЗЭ. Исследования включали в себя измерение следующих характеристик МДП-структур: вольт - амперных характеристик, вольт - фарадных характеристик, вольт - сименсных характеристик, вольтаических зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь, кинетических зависимостей емкости при нестационарном истощении поверхности полупроводника основными носителями заряда. Помимо этого были изучены спектральные и вольтаические зависимости фототока структур Al-ЕггОу-Si, а также явления накопления заряда в пленке оксида эрбия при облучении систем МДП монохроматическим УФ излучением. Исследование оптических и просветляющих свойств пленок оксида эрбия проводилось путем измерения спектральных зависимостей коэффициентов пропускания пленки ЕггОъ и отражения света от поверхности кремния и пленки оксида эрбия на кремниевой подложке, а также спектральных зависимостей фототока короткого замыкания кремниевого фотоэлектрического преобразователя. Все это в итоге позволило получить важные сведения об изучаемых диэлектрических пленках и МДП-структурах на их основе.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Родионов, Максим Александрович, Самара

1. Терехова В.Ф., Савицкий Е.М. Иттрий. М.: Наука, 1967. - 159 с.

2. Тейлор К., Дарби М. Физика редкоземельных соединений. М.: Мир, 1974. -375 с.

3. Гшнейдер Е. Сплавы редкоземельных элементов М.: Мир, 1965.

4. Серебренников В.В. и др. Редкоземельные элементы и их соединения в электронной технике. Томск: ТГУ, 1979. - 142 с.

5. Савицкий Е.М. и др. Сплавы редкоземельных металлов. М.: Изд-во АН СССР, 1962.

6. Gasgnier М. Rare earth compounds (oxides, sulfides, boron, .) as thin films and thin crystals // Phys. Stat. Sol. (a), 1989. V.l 14. - № 1. - P. 11 - 71.

7. Серебренников B.B., Алексеенко Л.А. Курс химии редкоземельных элементов. Томск: Томский госуниверситет, 1969. - 441 с.

8. Савицкий Е.М., Бурханов Г.С. Монокристаллы тугоплавких и редких металлов и сплавов. М.: Наука, 1972. - 259 с. •

9. Успехи в химии и технологии редкоземельных элементов / Под ред. Л. Ай-ринга. М.: Металлургия, 1970. - 485 с.

10. Ю.Яценко С.П., Федорова Е.Г. Редкоземельные элементы. Взаимодействие с р -металлами. М.: Наука, 1990. - 300 с.

11. П.Гордиенко С.П., Феночка Б.В., Виксман Г.Ш. Термодинамика соединений лантаноидов: Справочник. Киев: Наукова думка, 1979. - 373 с.

12. Gasgnier М. Rare earth metals, rare earth hydrides and rare earth oxides as thin films // Phys. stat. sol. (a), 1980. V. 57. - № 1. - P. 11 - 57.

13. Серебренников В.В. Химия редкоземельных элементов. Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1959. - 772 с.

14. Сирота Н.Н. и др. Термический полиморфизм, валентность и некоторые свойства редкоземельных элементов // Материалы электронной техники, 2004.-№3.-С. 19-24.

15. Портной К.И., Тимофеева Н.И. Кислородные соединения редкоземельных элементов. М.: Металлургия, 1986. - 480 с.

16. Глушкова В.Б. Полиморфизм окислов редкоземельных элементов. М.: Наука, 1967. - 134 с.

17. Вдовин О.С. и др. Пленки оксидов редкоземельных элементов в МДМ- и МДП-структурах. Саратов: Сарат. госуниверситет, 1983. - 160 с.

18. Sanghun J., Hyunsang A. Effect of hygroscopic nature on the electrical characteristics of lanthanide oxides (Sm203, Pr203, Gd203, Dy203) // Journal of Appl. Phys., 2003. V. 93.-№ 10. - P 6393-6395.

19. Вдовин O.C., Рожков В.А., Котелков B.H., Свердлова A.M. Получение и электрические свойства МОП-структур на основе окислов редкоземельных элементов // Электронная техника. Сер. Материалы, 1973. № 2. - С. 77-81:

20. Рожков В.А. и др. Электрофизические свойства МДП-структуры Al-Y203-Ge // Микроэлектроника, 1976. Т. 5. - № 1.-С.28-31.

21. Изв. Вузов. Физика, 1971. № 8. - С.133-135. 23.Чистяков Ю.Д.и др. В сб.: Получение и свойства тонких пленок. - Киев: Изд-во ИПМ АН УССР, 1974. - С. 103.

22. Смирнов М.А., Крикоров B.C., Красов В.Г. Исследование электрических параметров окисных материалов // Электронная техника, 1970. Сер. 14. - № 6.- С. 86-90.

23. Mikhehashvili V., Eisenstein G. Structural and electrical properties of electron beam gun evaporated Er203 insulator thin films // Journal of Appl. Phys., 2004.- V. 95.-№2.-P. 613-620.

24. Noddak W., Walch H. Leitfahigkeitsmessungen an Oxyden der Selten. Erden 1 // Z. physic Chem. (DDR), 1959. B. 211, H 3/4. - S 180-193. Erden 2. - S. 194207.

25. Дубок B.A. Взаимодействие материалов высокотемпературного назначения со средой (сб. ст. всесоюзного семинара). Киев: Наукова думка, 1968.

26. Богородицкий Н.П. и др. Электрические свойства окислов редкоземельных элементов. Докл. АН СССР, 1965. Т. 160. - № 3. - С 578-581

27. Кофстад П. Отклонение от стехиометрии, диффузия и электропроводность в простых окислах металлов. М.: Мир, 1975. — 336 с.

28. Суйковская Н.В. Химические методы получения тонких прозрачных пленок. -Л.: Химия, 1971.- 199 с.

29. Петров А.И. и др. Просветляющие и пассивирующие свойства пленок оксидов и фторидов редкоземельных элементов // Тез. докл. Российской научно -технической конференции по физике диэлектриков "Диэлектрики 93". -СПб., 1993.-С. 132-133.

30. Аношин Ю.А. и др. Просветляющие и пассивирующие свойства пленок оксидов и фторидов редкоземельных элементов // ЖТФ, 1994. Т. 64. - № 10. -С. 118-123.

31. Аношин Ю.А. и др. Просветляющие покрытия из оксидов редкоземельных элементов для кремниевых фотоэлектрических приборов // Письма в ЖТФ, 1992.-Т. 18.-№ 10.-С. 54-58.

32. Рожков В.А., Родионов М.А. Просветляющие и пассивирующие покрытия на основе оксидов редкоземельных элементов для кремниевых фотоэлектрических приборов // Труды Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии". Ульяновск, 2003. - С. 184.

33. Уилсон, Гутиеррец. Возможность использования окислов РЗМ при создании пленочных емкостных элементов и тонкопленочных активных элементов // Заруб. Радиоэлектроника, 1966. № 1. - С. 49-52.

34. Чернобровкин Д.И., Бахтинов В.В., Сахаров Ю.Г. Испарение окислов редкоземельных элементов электронным лучом // ПТЭ, 1971. № 3. - С. 159-160.

35. Смирнов М.А., Крикоров B.C., Красов В.Г. Исследование электрических параметров окисных материалов // Электронная техника, 1970. Сер. 14. - №6. - С. 86-90.

36. Богородицкий Н.П. и др. Электрические свойства окислов редкоземельных элементов // Докл. АН СССР, 1965. Т. 160. - № 3. - С. 578 - 581.

37. Дербенева С.С., Бацанов С.С. Ширина запрещенной зоны окислов редкоземельных металлов // Докл. АН СССР, 1967. Т. 175. - № 5. - С. 1062 - 1063.

38. Жузе В.П., Шелых А.И. Оптические свойства и электронная структура полуторных сульфидов и оксидов РЗМ // ФТП, 1989. Т.23. - №.3. - С. 293-415.

39. Халимон М.М., Руднев В.В. Исследование диэлектрических пленок окиси неодима в структуре Al-Nd203-Al // Электронная техника, 1968. Сер. 14. -С. 103-104.

40. Dutta C.R., Ваша К. Dielectric properties of Er203 films // Thin Solid Films, 1983.-V. 100.-P. 149-154.

41. Каджоян P.А., Егиян К.А., Авагян JI.А. Исследование диэлектрических свойств пленок окислов тяжелых редкоземельных элементов // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Технология произв-ва и оборудование, 1973. № 1. -С. 43 - 46.

42. Каджоян Р.А., Егиян К.А. Диэлектрические свойства пленочных окислов редкоземельных элементов // Изв. АН Арм. ССР. Физика. 1968. - № 3. -С. 348-354.

43. Rieman Е., Young L. Conduction, permittivity, internal photoemission, and structures of electron-beam-evaporated yttrium oxide films // J. Appl. Phys., 1973.- V. 44.-№3.-P. 1044-1049.

44. Dharmadhikari V.S., Goswami A. Dielectric properties of electron-beam-evaporated Nd203 thin films // Thin Solid Films, 1982. V. 87. - P. 119-126.

45. Javaraj M. K., Vallahaban С. H. G. Dielectric properties of electron beam evaporated samarium oxide films//Thin Solid Films, 1991. V. 197.-P. 15-19.

46. Кутолин C.A., Чернобровкин Д.И. Пленочное материаловедение редкоземельных соединений. М.: Металлургия, 1981. - 180 с.

47. Рожков В.А., Петров А.И., Шаварина Е.А. Электрофизические свойства кремниевых МДП-варикапов с диэлектрической пленкой из оксида гадолиния // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2000. -Т. 3 -№1.-С. 57-61.

48. Рожков В.А., Пирюшов В.А. Электрофизические свойства кремниевых МДП-систем с диэлектрической пленкой из оксида иттрия // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2001. Т. 4. - № 1. — С. 49-52.

49. Рожков В.А., Пирюшов В.А., Родионов М.А. Кремниевые МДП-структуры на основе тонких диэлектрических пленок из оксидов РЗЭ // Труды Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии". Ульяновск: УлГУ, 2002. - С. 104.

50. Рожков В.А., Родионов М.А. Оксид лютеция. Новые диэлектрические структуры для интегральных схем // Труды Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии". Ульяновск, 2003. - С. 183.

51. Родионов М.А. Исследование электрофизических свойств МДП- структур с диэлектриками из оксидов редкоземельных элементов // Тез. докл. XXXIII научной конференции студентов. Самара, 2002. — С. 255.

52. Курмашев Ш.Д., Викуин И.М., Ленков С.В. Кремниевые МДП-структуры с оксидами редкоземельных элементов в качестве диэлектрика // Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2001. №6. - С. 6-8

53. Федоренко Я.Г., Малинин А., Свердлова A.M. Исследование динамических характеристик границы раздела полупроводник диэлектрик // ФТП, 1998. -Т. 32.-№ 11.-С. 1337-1342.

54. Рожков В.А., Трусова А.Ю., Бережной И.Г. Энергетические барьеры и центры захвата в кремниевых МДП-структурах с диэлектриком из оксида самария и иттербия // Письма в ЖТФ, 1998. Т. 24. - № 6. - С. 24-29.

55. Воронов В.Ф., Кутолин С.А. Использование окислов РЗМ в пленочной электронике. Электроника: Информационно-справочный листок № 000784. Сер. Полупроводниковые приборы, 1969. - 4 с.

56. Свойства структур металл-диэлектрик-полупроводник / Ржанов А.В., Ковалевская Т.Е., Неизвестный И.Г. и др. М.: Наука, 1976. - 280 с.

57. Gupta J.A. Interfacial layer formation in Gd203 films deposited directly on Si (001) // Appl. Surface Sci., 2001. V. 173. - № 3-4. - P. 318-326.

58. Вдовин O.C. и др. Получение диэлектрических пленок методом лазерного испарения. В кн.: Физика полупроводников и полупроводниковая электроника, вып. 7. - Саратов: СГУ, 1976. - С. 117-118.

59. Данилин Б.С. Вакуумная техника в производстве интегральных схем. М.: Энергия, 1972.-256 с.

60. Гоштольд В.Н. Развитие метода катодного распыления // Зарубежная электронная техника, 1970. №. 2(179). - С 3-63.

61. Суйковская H.B. Химические методы получения тонких прозрачных пленок. Л.: Химия, 1971.- 199 с.

62. Fujihara S., Oikawa M. Structure and luminescent properties of СеСЬ: rare earth (RE=Eu3+ and Sm3+) thin films // J. Appl. Phys., 2004. V. 95. - № 12. -P. 80028006.

63. Zerbst М. Relaxationseffekte an Halbleiter-Isolator-Grenzflachen // Zeitschrift angew. Phys., 1966. B. 22. - № 1. - S. 30-33.

64. Powell R. J., Berglund C.N. Photoinjection studies of charge distribution in oxide of MOS structures // J. Appl. Phys., 1971. V. 42. - № 11. - P. 4390-4397.

65. Przewlocki H.M. Theory and applications of internal photoemission in the MOS system at low electric fields // Solid State Electronics, 2001. V. 45. - P. 12411250.

66. Дороднев В.Н. Исследование электрофизических процессов в системе кремний двуокись кремния методом фотоинжекции: Дисс. канд. физ. — мат. наук.-Л., 1979.-201 с.

67. Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент: Пер. с англ. под. ред. М.М. Колтуна. М.: Энергоатомиздат, 1987. -280 с.84.3и С.М. Физика полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1973. - 656 с.

68. Федоренко Я. Г., Отавина Л.А., Коренюк С.В. Процессы токопереноса в тонких пленках оксидов лютеция и тербия на кремнии // Письма ЖТФ, 2000. -Т. 26. -№20.-С. 46-51.

69. Родионов М.А., Пашин А.В. Электрофизические свойства структур металл — оксид диспрозия — оксид иттрия кремний // Тезисы докладов X Всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых. - М., 2004. - Ч 1. - С. 258-260.

70. Рожков В.А., Родионов М.А. Электрофизические свойства структур металл -оксид диспрозия оксид гадолиния - кремний // Письма в ЖТФ, 2004. - Т. 30. - №. 12.-С. 16-21.

71. Рожков В.А., Родионов М.А. Электрофизические свойства кремниевых МДП-структур с диэлектрическими пленками из оксида иттрия и диспрозия // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2004. Т. 7. -№. 2. - С. 66-69.

72. Рожков В.А., Родионов М.А. Кремниевые МДП-структуры для БИС и СБИС на основе тонких диэлектрических пленок из оксидов РЗЭ // Материалы третьей междисциплинарной конференции с международным участием "НБИТТ-21". Петрозаводск, 2004. - С. 55.

73. Goetzberger A. Ideal MOS-curves for silicon // Bell System Technical Journal, 1966. V. 45.-№ 7. - P. 1097-1121.

74. Гаман В.И. Физика полупроводниковых приборов. Томск, 2000. — 426 с.

75. Рожков В.А., Родионов М.А. Влияние температуры окисления пленки редкоземельного металла на характеристики МДП-структур // Материалы X Международной конференции "Физика диэлектриков (Диэлектрики -. 2004)". -СПб., 2004.-С. 213-216.

76. Рожков В.А., Родионов М.А. Влияние температуры окисления двухслойной пленки из редкоземельных металлов на характеристики МДП-структур // Вестник Самарского государственного университета, 2004. Спец. выпуск. -С. 128-135.

77. Корзо В.Ф., Черняев В.Н. Диэлектрические пленки в микроэлектронике. -М.: Энергия, 1977. 368 с.

78. Бродский A.M., Гуревич Ю.Я. Теория электронной эмиссии из металлов. -М.: Наука, 1973. -256 с.

79. Powell R. J. Interface barrier energy determination from voltage dependence of photoinjected current //J. Appl. Phys., 1970. V. 41. - № 6. - P. 2424-2432.

80. Powell R. J. Photoinjection into SiCV. use of optical interference to. determine electron and hole contribution // J. Appl. Phys., 1969. V. 40: - № 13. - P. 10931101.

81. Поспелов Б.С. и др. Новые перспективы использования МДП-структур // Известия ВУЗов СССР. Радиоэлектроника, 1973. Т. 16. - № 4. - С. 23-25.

82. Гуртов В.А. Основы физики структур металл-диэлектрик-полупроводник. -Петрозаводск: ПТУ, 1983. 92 с.

83. Deal В.Е., Snow Е.Н., Mead С.А. Barrier energies in metal-silicon.dioxide-silicon structures // J. Phys. Chem. Sol., 1966. V. 27. - № 11/12. - P. 1873-1879.

84. Goodman A.M. Photoemission of holes from silicon into silicon dioxide // Phys. Rev., 1966. V.152. - P. 780-784.

85. Рожков В.А. , Родионов М.А. Энергетические барьеры на межфазных границах в МДП-системе Al-Er203-Si // Вестник Самарского государственного университета, 2004. Второй спец. выпуск. - С. 101-105.

86. Berglund C.N., Powell RJ. Photoinjection into Si-Si02: electron scattering in the image force potential well // J. Appl. Phys., 1971. V. 42. - № 2. - P. 573-581.

87. Емельянов A.M. Ловушки для электронов в термических пленках SiC>2 на кремнии // Микроэлектроника, 1986. Т. 15. - № 5. - С. 434-441.

88. Верлан А.И., Малков С.А. Особенности накопления заряда в слое AS2S3 при объемном фотовозбуждении // Стеклообразные полупроводники для оп-тоэлектроники. Кишинев: Штиинца, 1991. - С. 172-181.

89. Аганин А.П., Масловский В.М., Нагин А.П. Определение параметров центров захвата в нитриде кремния МНОП-структуры при инжекции электронов из полевого электрода // Микроэлектроника, 1988. Т. 17. - №. 4. -С. 348-352.

90. Михайловский И.П., Овсюк В.Н., Эпов А.Е. Неоднородное накопление положительного заряда в кремниевых МДП-структурах в сильных полях // Письма в ЖТФ, 1996.-Т. 9.-№. 17.-С. 1051-1054.

91. Солдатов B.C., Воеводин А.Г., Варлашов И.Б., Коляда В.А., Соболев Н.В. Пространственное распределение зарядов, прогенерированных туннельной инжекцией электронов из кремния в термический диоксид МДП структуры // ФТП, 1990.-Т. 24.-№.9.-С. 1611-1615.

92. Thompson S.E., Nishida Т. A new measurement method for trap properties in insulators and semiconductors: using electric field stimulated trap-to-band tunneling transitions in Si02//J. Appl. Phys., 1991. V. 70. - P.6864-6876.

93. Гуртов В.А. Влияние ионизирующего излучения на свойства МДП-приборов // Обзоры по электронной технике, 1978. Сер. 2. - № 14(595). -31с.

94. Рожков В.А., Петров А.И. Исследование процессов образования заряда в пленочных оксидах редкоземельных элементов при воздействии УФ-облучения на МДП-структуры // Электрофизика слоистых структур: Тез. докл. конф. № 5. Томск, 1988. - С. 21-25.

95. Рожков В.А. Накопление заряда в кремниевых МДП-структурах с диэлектриком из оксида диспрозия при воздействии УФ-излучения // Изв. ВУЗов. Физика, 1994.-№ 7.-С. 99-135.

96. Барабан А.П., Булавинов В.В., Сергиенко М.В., Аскинази А.Ю. Влияние изменений зарядного состояния структуры Si-Si02 на кинетику сквозного тока // Вестник СПбГУ, 1996. Сер. 4. - Вып. 3. - № 18. - С. 94-96.

97. Горбань А.П., Литовченко В.Г., Серба А.А. Об эффектах фотопамяти в МДП-структурах // Сб. научн. тр. по пробл. микроэлектроники Моск. ин-т электронной техн., 1977.-№ 34. - С. 3-9.

98. Рожков В.А., Трусова А.Ю. Энергетические бартеры на межфазных границах в МДП системе Me-Yb203-Si // ЖТФ, 1999. Т. 69. - № 4. - С. 60-64.

99. Рожков В.А., Родионов М.А. Просветляющие свойства пленок оксида эрбия //Письма в ЖТФ, 2005. Т. 31.-№. 2. - С. 67-71.

100. Rozhkov V.A., Petrov A.I., Rodionov М.А., Shalimova M.B., Pashin -АЛЛ, Guiyanov A.M. Antireflection and Passivating Coatings on the Basis of Rare Earth Element Oxides for Silicon Devices // Vestnik SamGU, 2004. № 4 (34). P. 112-123.

101. Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин А.В. Пассивация кремния двухслойными диэлектрическим пленками из оксида иттербия и оксида диспрозия // Письма в ЖТФ, 2004. Т. 30. - №. 12. - С. 56-61.

102. Рожков В.А., Родионов М.А., Пашин А.В. Рекомбинационные свойства кремния, пассивированного диэлектрическими двухслойными пленками из оксидов гадолиния и диспрозия // Вестник СамГУ, 2004. Специальный выпуск. С. 135-140.

103. Рожков В.А., Родионов М.А. Пассивация кремния диэлектрическими пленками из оксида эрбия // Письма в ЖТФ, 2005. Т. 3.1. - №. 3. - С. 55-59.

104. Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергия, 1971. - 312 с.

105. Ржанов А.В. Электронные процессы на поверхности полупроводников. -М.: Наука, 1971.-480 с.

106. Саченко А.В., Новоминский Б.А., Калшабеков А.С. // Тез. докл. XII Все-союз. научн. конф. по микроэлектронике. Тбилиси, 1987. - Часть 3. - С. 143.

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