Влияние локализованных состояний аморфного гидрогенизированного кремния на свойства области пространственного заряда в тонкопленочных структурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

АВАЧЕВ АЛЕКСЕЙ ПЕТРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ АМОРФНОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО КРЕМНИЯ НА СВОЙСТВА ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУРАХ

01 04 10 - Физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Рязань-2007

003065680

Работа выполнена на кафедре биомедицинской и полупроводниковой электроники ГОУВПО "Рязанский государственный радиотехнический университет"

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Вишняков Николай Владимирович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук, профессор Казанский Андрей Георгиевич

Защита состоится " 25 " сентября 2007 г в 11 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д212 211 03 в ГОУВПО "Рязанский государственный радиотехнический университет" по адресу 390005, г Рязань, ул Гагарина, 59/1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО "РГРТУ"

Автореферат разослан августа 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212 211 Г"

доктор технических наук, профессор Шерченков Алексей Анатольевич

Ведущая организация Московский энергетический институт (технический университет)

д т н, профессор

Б И Колотилин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы

В последние годы некристаллические полупроводники, благодаря своим уникальным свойствам, привлекают все больший интерес исследователей, технологов и разработчиков современных устройств микро- и наноэлектроники В то же время существуют проблемы проектирования приборных структур с заданными характеристиками Эти проблемы обусловлены отсутствием стройной теории физических процессов в неупорядоченных полупроводниках, в частности, процессов формирования областей пространственного заряда (ОПЗ) и переноса носителей заряда в МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) и транзисторных структурах Отсутствует физико-математический аппарат на основании которого может быть получена связь электрических параметров тонкопленочных структур с важнейшей характеристикой, определяющей физику аморфного полупроводника - энергетическим распределением плотности локализованных состояний в щели подвижности (ПЛС)

Актуальность работы связана с разработкой на основе предложенных теоретических соотношений новой методики исследования электрически активных состояниях неупорядоченного полупроводника Для получения информации о энергетическом распределении ПЛС в щели подвижности аморфного полупроводника исходными данными являются результаты прямых измерений потенциала с применением атомно-силового микроскопа (АСМ)

Исследования, проводимые в данной работе направлены на решение фундаментальных проблем теории неупорядоченных полупроводников и посвящены актуальным вопросам микро- и наноэлектроники, а именно, разработке физической модели формирования ОГО в тонкопленочных структурах для изучения влияния ПЛС аморфного гидрогенизированного кремния (a-Si Н) на токопрово-дящие свойства ОПЗ Объектом исследования являются тонкопленочные МДП-структуры и транзисторные структуры на основе a-Si Н

Цель работы

Развитие физических моделей формирования области пространственного заряда и переноса носителей в тонкоплевочных a-SrH структурах микро- и наноэлектроники с учетом распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника

Поставленная цель вызвала необходимость решения следующих задач

1 Анализ существующих представлений об энергетическом спектре локализованных состояний, их влиянии на механизмы переноса заряда и электрофизические характеристики неупорядоченных полупроводников

2 Исследование влияния локализованных состояний щели подвижности а-Si Н на распределение заряда, электрического потенциала и поля в области пространственного заряда тонкопленочной структуры

3 Разработка методики определения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника на основании результатов измерения электрофизических характеристик тонкопленочных структур методами атомно-силовой микроскопии

4 Исследование преобладающих механизмов переноса носителей заряда и влияния электрически активных локализованных состояний в щели подвижности на токопроводящие свойства канала транзисторной МДП-структуры на основе a-Si.H

5 Получение аналитического' выражения, описывающего вольтамперные характеристики (ВАХ) тдажшшевючвий полевой транзисторной структуры с учетом влияния плотности элевпричееки ажишных локализованных состояний в неупорядоченном полупроводнике.

Научная новизна

1 Получены новы© аналитические выражения для расчета электрического тока, распределения пола и гкигеикдала в области пространственного заряда аморфного гидрогенизироваквого кремния, отличающиеся от известных учетом параметров энергетическою распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника и позволяющие определить степень влияния этих: состшний на электрические свойства МДП тонкопленочных структур.

2 Предложен новый етаеоб сшределения электрических характеристик области пространственного зарвда иеушззрядоченного полупроводника, основанный на измерениях электричееквго» иотшшшла на краевом склоне тонкой пленки зон-довыми методами с высотам пространственным разрешением

3 Разработана методика аиредешеаия энергетического распределения плотности электрически активных локализованы ых состояний в щели подвижности неупорядоченного полуп$да®дника, которая отличающается от существующих способом определения дайны экранирования внешнего электрического поля с учетом заряда ионизированных локализованных состояний

Практическая значимость работы

1 Получены аналитические выражения для расчета распределения поля, потенциала и тока в области пространственного заряда аморфного кремния МДП-структуры, которые могут быть использованы для создания моделей тонкопленочных приборов на неупорядоченных полупроводниках (ТПТ, р-1-а-диодов, солнечных элементов и др.) и нрнменения их в программах схемотехнического моделирования, таких как р—Хргсе. М£сгеС АР и др

2 Разработана методика определения плотности электрически активных локализованных состояний в» щели подвижности неупорядоченного полупроводника с применением атомно-сидовой микроскопии, позволяющая проводить экспресс-контроль электрофизических параметров приборных структур микро- и наноэлектроники и расширить, технических возможностей зондовой микроскопии (результаты работы используются в ЗАО «НТ—МДТ», г Зеленоград)

3 Разработан алгоретм управления электрическими параметрами тонкопленочных структур на основе аморфного гидрогенизированного кремния, который используется в технологическом процессе получения МДП-структур на предприятии ИМИ РАН, г Ярославль.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

1 Учет распределения шшсввсш локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника в математических выражениях для расчета потенциала, напряженности электрического поля и ширины области пространственного заряда позволяем установить взаимосвязь между электрофизическими характеристиками материала и электрическими параметрами транзисторных и «металл-диэлектрик-далупроаодник» структур

2 Регистрация поверхностных потенциалов на краевом склоне полупроводниковой пленки методами зондовой микроскопии позволяет определить пространственное распределение электрического потенциала, напряженности электрического поля и заряда в тонкопленочных структурах на неупорядоченных полупроводниках

3 Полученное аналитическое выражение для расчета вольтамперной характеристики обращенной тонкопленочной транзисторной структуры позволяет рассчитывать электрические параметры устройства с учетом механизмов переноса носителей заряда и распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника, что дает возможность проектировать тонкопленочные структуры на основе неупорядоченных полупроводников с заданными электрическими параметрами

Личный вклад автора

Все результаты и выводы, представленные в диссертации получены лично автором на кафедре биомедицинской и полупроводниковой электроники РГРТУ

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV и V Международных научно-технических конференциях «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (г Санкт-Петербург, 2004, 2006), 2й Международной конференции «Физика электронных материалов» (г Калуга, 2005), XI всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых (г Екатеринбург, 2005), X, XI, XII Международных научно-технических конференциях аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (г Москва, 2003, 2004, 2005), XXXVII - XXXIX научно-технических конференциях РГРТУ (г Рязань, 2003,2005)

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 145 страницы машинописного текста, включая 5 таблиц, 93 рисунка, 138 формул, 4 приложений и список литературы из 125 наименований

Публикации

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 28 работах, включая 4 статьи в журналах из списка ВАК, 15 статей в других изданиях, в том числе в сборниках научных трудов РГРТУ, 5 тезисов докладов на российских и международных конференциях, 1 учебно-методическое издание и 3 отчетов по НИР

Внедрение результатов

Полученные экспериментальные результаты использованы в ИМИ РАН (г Ярославль) при разработке и оптимизации технологии получения МДП и транзисторных структур и приборов на их основе, ЗАО «Инструменты нанотехноло-гии» (г Зеленоград) при разработке методов исследования средствами АСМ, при выполнении научно-исследовательских работ, в учебном процессе в лекционных материалах по курсам «Неупорядоченные полупроводники», «Методы исследования материалов и структур электроники» и лабораторном практикуме по дисциплинам «Основы физики полупроводников», «Физика твердого тела» Исследования были поддержаны грантом Министерства образования и науки РФ в 2004 г (НИР 17-04Г «Исследование тонкопленочных полевых транзисторов на неупорядоченных полупроводниках для электроники на больших площадях»)

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована ажтуальяость темы исследования, обозначены задачи и цели данной работы. Показаны её научная новизна, практическая значимость и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены существующие представления и проанализированы основные модели распределения плотности локализованных состояний в неупорядоченных полупроводника*. Описаны основные механизмы переноса носителей заряда в неупорядоченных кояупро вод никах. Показало, что плотность локализованных состояний оказывает определяющее влияние на электронный перенос и связанные с ним эдектрическж свойства области пространственного заряда (ОПЗ) в МДП-структуре.

Рассмотрены существу имше подходы к выводу выражений ВАХ для тол ко л-декочных транзисторных структур на основе а-5):Н- Показано, что существующие модели непригодны для оценки ваиятшя параметров аморфного полупроводника на токопроводящие свойства тоиЕшшеиетых структур. Показана необходимость создания достаточно простой модели, с одной стороны, наиболее точно описывающей физику работы ОПЗ неупорядоченного полупроводника с учетом распределения ПЛС в щели подвижности полупроводника, с другой стороны, обладающей высокой точностью моделирования и полновесным физическим смыслом [_ ]. 2. 3]

Во второй главе проводится вывод функциональных зависимостей, связывающих электрические параметры ОПЗ с параметрами ПЛС неупорядоченного полупроводника. В разделе 2.1 рассматривается модель МДП-структуры (рисунок I).

Принято интегральное распределение ПЛС, которое при отсутствии характерных пиков «примесной зоны» может быть достаточно точно описано аппроксимирующими зависимостями распределений глубоких состояний (Е < £му.

g^E)^g/l■tкp[a■(E-E/J го

и состояний в хвостах зон (Е^ < £ < £с):

Рисунок I - Структура МДП ой«ккт исследования: и Я' - длина и шнршэд исследуемой области; с1, - толщина пленки зн-ягектрика; — татарина, пленки полупроводника, со - ширина ОПЗ

i Л . н»

Рисунок 2 - Интегральное распределение и аппроксимация ПЛС в щели подвижности образцов a-St.H, полученных в TP при различных условиях. Сплошные линии — результаты экспериментов то эффекту поля, пунктирные - модельные функции

где gj0 - ПЛС на равновесном уровне Ферми Ер, а - коэффициент, определяющий наклон аппроксимирующей зависимости, gal0- ПЛС на уровне характерной энергии Еа, (рисунок 2)

Раздел 2.2 посвящен решению одномерного уравнения Пуассона [2] для ОПЗ неупорядоченного полупроводника В разделе 2.2.1 выводится и анализируется зависимость плотности объемного заряда в области пространственного заряда неупорядоченного полупроводника в МДП-структуре Рассмотрен случай приложения к затвору МДП-структуры положительного смещения относительно подложки. что для возникшей ОПЗ соответствует режиму обогащения электронами Концентрация ионизированных состояний выражается следующим образом

1) при изгибе зон qcp <(Еа, - Efj

К(<Р) = — [ехр(« от)-1] (3)

а

2) при ионизации состояний хвоста зоны проводимости, когда qq> > (Еа, - Ej,j

[ехр(а q<?b)-l]+^- [ехр(а, (qp-qpb))-l] а а,

Второе слагаемое в (4) далее обозначено как Nc(<p), где вующий значению изгиба зон цщ ~ Еа1 (см далее)

(4)

- потенциал, соответст-

<е в

Рисунок 3 - Графики концентраций ионизированных состояний в ОПЗ, рассчитанные для a-Si Н при значениях gp =10'6 эВ1 см3, а = 4 47 эВ ga,„ = 10" эВ"' см3, а, = 14 эВ"', щ= Ю'°см3 1 -Na(<p), 2 - N¿q>), 3—п(<р),4- p(<p)/q, 5 - Na(<p)+Nc(q>)

Графики функций Ыа((р), Ыс((р), п(<р) представлены на рисунке 3 На зависимости Ы(д>) видна область перехода от накопления заряда на локализованных состояниях щели подвижности к кри-сгал-лоподобному состоянию ОПЗ аморфного полупроводника, которая характеризуется потенциалом ерь Ранее применявшееся представление зависимости плотности заряда как суммы глубоких состояний дМа(<р) и состояний в хвостах зон щМс(<р) является некорректным (рисунок 3) В этой связи установлено,что

> (5)

Р(<Р) = Ч

4f

где По - собственная концентрация свободных носителей

В подразделе 2.2.2 приводится результат решения уравнения Пуассона в виде распределения напряженности электрического поля в области пространственного заряда от потенциала

F{<p) = -

cf L;

[expía q<p)-l\-

2 2 kT2

—П—V+-TT1 q Ld a q2

exp

qg_ kT

-1

(6)

где = s0Jq1 gj ~ Длина экранирования внешнего электрического поля

зарядом ионизированных глубоких состояний, £ ео ¡¿г/д2 п0~ дебаевская

длина экранирования Уравнение (6) является трансцендентным, поэтому решения в аналитическом виде не имеет. На рисунке 4 представлена зависимость Р(<р), заданная уравнением (6), при следующих значениях величин щГо= 1016 эВ"! см"3, е3= 11 8, а = 4 47 эВ"1, щ = 10юсм3 При проведенном анализе зависимости Р(ср) отмечены характерные точки (потенциалы) перегиба кривой (ра и <?ь-

Для дальнейшего исполь- , зования полученного выраже- . ния (6) предложено разбиение ] непрерывной кривой Р(<р) на ряд аппроксимирующих зависимостей на соответствующих диапазонах потенциала (рисунок 4) При <р < <ра

1 (6-1) К(<Р) = -~г 9

При <ра< <Р< ФЪ

V2

1 4 а

а 1Ч>

-(6.2)

При <р> i

л/2 кТ

IXP(2-ár)

Рисунок 4 - Аппроксимация зависимости напряженности электрического поля от потенциала в

ОГО a-Si Н F(¡p) --, Fa(<p) - - ,

FM---------------

(6 3)

Для того, чтобы использовать полученные зависимости найдены характеристические потенциалы <ра и зд в зависимости от параметров ПЛС

% = 0 246 - 0 017-«» (7)

где коэффициенты линейной регрессии 4=0 246 В, //=-0 017 Кл"1

Л 8л_V (8)

<7 (1 -а кТ) \«2-4Г-йо;

Таким образом, подученные выражения для характеристических потенциалов позволяют использовать результат решения уравнения Пуассона для дальнейшего определения электрических параметров МДП-структуры При этом распределение ПЛС в щели подвижности полупроводника через параметры (ра- <рь определяет области применения формул (6 1)—(6 3)

В подразделе 2.23 выводится функциональная зависимость распределения потенциала в ОПЗ для оценки ширины области пространственного заряда в неупорядоченном полупроводнике. Ширина ОПЗ является важным параметром при проектировании тонкопленочных приборов, поскольку через ее значение определяет полный заряд, ионизируемый в ОПЗ, а также емкостные и токопроводящие свойства.

Потенциал определяется из решения дифференциальных уравнений й^/сЫ-Р (6 1) - (6 3) В-целом, зависимость электрического потенциала от координаты вглубь полупроводниковой пленки может быть описана кусочно заданными функциями (рисунок 5)"

1 при значении поверхностного потенциала <рд > (¡>ь

<р(х)=

1 кт . * -2 — 1п —=-+ех]

ч I 72 I,

[72 £,

-х

ехр -

2 при <ра<<!>о< <

Л ^

1п

' да "\л/2 ^ +6ХР1 2 р« ехр ■

Л А,

при х<хь при хь> х> ха при х > ха при х < ха при х> ха

(9 1)

3 при <р0 < <ра

ф(х) = <р0 ехр( - X

|ехр(-^ -ехр -^

к

ехр|

2 кТ) Ч 2 кТ

(9 2)

(9 3) (10 1) (10 2)

Ф)

\

Рисунок 5 - Обобщенное распределение потенциала в ОПЗ при значении поверхностного потенциала <?о > <рь

Ширина ОПЗ определяется для всех Случаев как координата х = со, при которой значение потенциала становится равным тепловому (р(а)=<р,

В подразделе 2.2.4 анализируются выведенные зависимости электрического потенциала от координаты (рисунок 5) и рассматривается длина экранирования электрического поля в ОПЗ неупорядоченного полупроводника.

Потенциал относительно быстро изменяется в области малых расстояний от поверхности, причем тем быстрее, чем больше величина поверхностного потенциала <ро, и значительнее медленнее в области

больших расстояний от поверхности. В связи с этим, в работе развито представление о переменной характеристической длине экранирования поля в ОПЗ неупорядоченного полупроводника. Длина экранирования является мерой распространения заряда в приповерхностной области полупроводника и зависит от распределения ионизированных состояний, локализованных в щели подвижности

г _ ЩЕГ (и)

Раздел 2.3 посвящен оценке влияния локализованных состояний на формирование и электрофизические параметры области пространственного заряда МДП-структуры на основе a-SiH На рисунке 6 представлены зависимости концентрации поверхностных и объемных состояний в пленках a-Si Н от изгиба зон на поверхности Графики получены в результате проведенных экспериментов по измерению поверхностного потенциала на пленках a-Si Н методом зонда Кельвина с применением атомно-силового микроскопа SolverPro [4, 5] Для пленок a-Si Н со следующими параметрами п0= Ю10см"3, gp= 2 1016 эЕГ1 см0, г, = 11 8 в тонкопленочной МДП-структуре при значении потенциала на поверхности аморфной пленки <ро = 0 68 В построен график (рисунок 7) распределения потенциала в ОПЗ - <р(х) Для данной МДП-структуры получены экспериментальные данные распределения электрического потенциала (обозначены о) Из рисунка видно, что расчетные кривые (по выражениям (9)) хорошо совпадают с экспериментальными данными [6, 7] Параметры, входящие в расчетный формулы для распределения потенциала q¡(x) в a-Si Н представлены в таблиц© 1.

Таблица I - Значения параметре» системы уравнений для <р(х) при различных ПЛС gfo

gfo, эВ"! см'3 I®«5 ; ю16 5 1016 1017 1018

Va, В от ©.17 0 176 0 179 0 19

Фь> В 0.351 &.419 0 465 0 485 0 551

Ld, мкм 0« атб 0 11 0 08 0 02

ха, мкм 037 ол 0 05 0 03 0 01

Хь, мкм 0.04 : ÜL0I1 0 005 0 003 0 0001

На рисунке 8 представлены графики профиля напряженности электрического поля в ОПЗ a-Si Н МДП-сзруюуры дая пленок с различной ПЛС в середине щели подвижности Напряженность шшя рассчитана путем дифференцирования по х функции (6 1) при <ро = 0.2В. Теоретически показано, что при ббльших значениях ПЛС в щели подвижности аморфного кремния электрическое поле экранируется ближе к границе раздела шшуирвводник-диэлектрик. Графические зависимости

— — \FUÍ1!

« j ЕС

— и» 1 13-

i» 1 22Í!

Рисунок 6 - Зависимосш вииввжщваиии поверхностных и объемных «¡симмйжшлвшвах a-Si Н от потенциала на повершисш

5 — croo: —шлвекдамашг

У \ \l í

-^т —5 iT U

О* ÍV6 в-з- £

X ЫШ.

Рисунок 7 - Графики рассчтаявиж к эвик-риментальных распределений гаиввдааза в ОПЗ a-Si Н

хорошо согласуются с зкслери-меятйдьиыми данными работ Р. Стрита и Г. Юшки (рисунок 8).

В таве 3 предлагается методика определения плотности электрически активных локализованных состояний а щели подвижности неупорядоченного полупроводника. Методика аппаратно основана на измерительных возможностях атом но-си левого микроскопа и состоит из следующих составляющих: 1. измерение электрического потенциала на поверхности краевого склока планки полупроводника [7]; 2. расчет распределения потенциала в объеме полупроводника; определение плотности электрически активных состояний в щели подвижности неупорядоченно го п ол у п ро во ли и к а.

В разделе 3.1 рассмотрены основные методы исследования ПЛС неупорядоченных полупроводников. Проведен их анализ, показаны преимущества, недостатки и ограничения. В разделе 3,2 описываются физические основы методики определения ПЛС неупорядоченного полупроводника. Распределение потенциала вглубь пленки полупроводника определяется свойствами ОПЗ, которые, в свою очередь, зависят от распределения ПЛС в щели подвижности неупорядоченного полупроводника [4. 5, 8. 9].

В разделе 3.3 предлагается способ определения Электрического потенциала в области пространственного заряда МДП структурь:. Разрешающая способность зопдового микроскопа позволяет проводить измерения топографических и электрических измерений на краевом склоне пленки полупроводника (рисунок 9) [9\. Приложенное напряжение смещения Щ к МДП-структуре приводит к вйзникно-вению области пространственного заряда. При этом энергетический изгиб зон определяется величиной потенциала на поверхности и его распределением в толще полупроводника ф).

Значения электрического потенциала в. глубине пленке определяются через значения точек профиля склона и измеренного поверхностного потенциала по следующему выражению:

ч t ■( V-4- V

i V^ Jr/ i

(i о.; <i б о;!

."V. мкы

Рисунок 8 - Профиль электрического поля в ОПЗ a-S¡:!-l МДИ-структуры при различных значениях ПЛС на равновесном уровне Ферми; 1 - 10й iB^ cm 2 43 10'5 эВ'-см'^З - 101" ')В"|-см"-1; 4 1011 э|г*-см-5; 5 - экспериментальные данные (4 3-1 С)15 эВ"'-см~;)

Рисунок У - Схема подключения исследуемого образ ¡да в АСМ

где координата х равна радиусу окружности эквипотенциальной линии (рисунок 10, направления осей х, у, г приняты для удобства)

В разделе 3.4 описана методика расчета плотности электрически активных локализованных состояний в неупорядоченных полупроводниках на основе выражения определяющего характеристическую дайну экранирования поля в ОГВ (11):

* ' <7* М

Для каждого участка <?(х) зависимости распределения потенциала в ОПЗ (рисунок 5) характерен свой наклон, т е значение производной, или характеристической длины экранирования поля Ь&М Предполагается, что каждый участок хода потенциала может быть описан следующей зависимостью [7,8]

(15)

<*11>

Рисунок 10 — Распределение эквипотенциальных гиний в полупроводниковой пленки

ехр

Производная функции (15) погйг: d<p,{x) <Рп ( -х

dx

Из (16) определяется характеристическая длина экранирования поля

А,

(16)

(17)

Таким образом, для нахождения распределения плотности электрически активных локализованных состояний необходимо задать функциональную зависимость <р(х) на основании массива точек экспериментальных данных (ср„ xj

В разделе 3.5 представлены экспериментальные результаты определения плотности локализованных состояний в a-Si Н по предлагаемой методике В работе тонкие пленки в МДП-струкхурах были получены методом тлеющего разряда на установке «Mim Gonpyl» (Франция) с частотой возбуждающего генератора 55 кГц Структуры сформированы в следующей последовательности металл (1п203) - полупроводник (a-Si:H (i)) — диэлектрик (S13N4) - металл Топология формировалась с использованием масок при операциях напыления

В процессах многократного прохождения зонда по краевому склону пленки фиксировались координаты z, у и значение поверхностного потенциала На рисунке 11 представлен результат измерений поверхностного потенциала на краевом склоне пленки а-8ЁНр)тошшшсй !.5 мкм при Ug— 10 В [7] Точки распространения электрического потенциала в глубину пленки неупорядоченного полупроводника рассчитываются по формуле (12). На рисунке 12 представлены результаты аппроксимации полиномиальной зависимостью экспериментальных данных распределения потенциала в глубину штешси полупроводника.

Из условия сопоставления погрешности измерения с погрешностью аппроксимации выбрана степень полинома и = 5 При подстановке выражения (17) в

г Ï \ Ï

i

i

V

t

- ï, J"í

-t- ........j- *

о 02 04 Oé OS 10 i;

г ЫЕМ

Рисунок 11 - Результат измерений поверхностного потенциала пленки a-Si Н (i)

Рисунок 12 - Аппроксимация распределения потенциала в ОПЗ a-Si H (i)

Рисунок 13 - Распределение плотности электрически активных локализованных состояний в щели подвижности a-Si Н (i), полученное с помощью разработанной методики

расчетную формулу для ПЛС (14) получается окончательный результат в виде зависимости g(q<p), или g(E-Е/а) (рисунок 13)

В главе 4 проводится расчет обращенной транзисторной тонкопленочной МДП-структуры с учетом влияния на электропроводность канала плотности локализованных состояний неупорядоченного полупроводника. Расчеты и исследования электрофизических параметров области пространственного заряда, проведенные в главе 2, позволяют учесть влияние локализованных состояний щели подвижности неупорядоченного полупроводника на рабочие параметры тонкопленочного полевого транзистора (ТПТ) [1, 3, 10 -13] В разделе 4.1 приняты исходные и граничные условия расчета обращенной транзисторной тонкопленочной МДП-структуры (рисунок 14)

В подразделе 4.2.1 определяется зависимость поверхностного потенциала в области пространственного заряда от приложенного напряжения к транзисторной МДП-структуре [9]

Электрическая проводимость канала транзисторной МДП-структуры в режиме обогащения с учетом влияния локализованных состояний щели подвижности неупорядоченного полупроводника определяется тремя составляющими (раздел 4.2.2) AGa - проводимость канала транзистора, обусловленная переносом электронов по глубоким локализованным состояниям, лежащих в энергетическом диапазоне qtpa - Е, с ПОДВИЖНОСТЬЮ fia, AGj, - проводимость, обусловленная движением электронов по локализованным состояниям, в энергетическом диапазоне qrpt, - q<pa с подвижностью ¡ль, AGC -проводимость, обусловленная движением электронов по распространенным состояниям с подвижностью Цс

Рисунок 14 — Схематическое изображение обращенной 1 [ралэисторией тонкопяеноч-нйй МДП-СТруктуры

gs = 1и'" ?В да'

O.ii

i.:\ в

Рисунок 15 - влияние ПЛС на проводимость канала транзисторной структуры при доминировании переноса НЗ по локализованным состояниям подвижности a-Si:H: \ 2-JGt; 3-JGC

При значениях подвижностей ¡-¡3 иа - рь = 0.01 см2-В"1-с1 и при ^=0.5 е\г-В Ч": в a-Si:H построены графики зависимостей про водим остей от приложенного напряжения (рисунок ¡5). Значения

других параметров следующие: п0 = Юш см ', W/L - 10, 4 = 0.05 мкм. Шрд = 0 В. Видно, что при малых напряжениях, илн при большой плотности локализованных состояний проводимость НЗ по глубоким локализованным состояниям щели подвижности превышает другие виды проводимости в аморфном полупроводнике,

В подразделе 4JZ3 проводится вывод аналитического выражения вольтам-перной характеристики ТПТ на основе неупорядоченного полупроводника с учетом характеристик ПЛС. Ток» проводящих каналов, «условленные движением НЗ с подай жн остям и цс при подстановки выражений для соответствующих

про водим остей:

go-5 d,

e, ■ Lj ■+ jg ■ dt Щ L

Общий ток стока раьен сумме составляющих:

, J.. s.'di . . . .Л W

1А —

а \ 2 J

L

I=

я-

а ---и,,

(18.!)

(18.2}

(18.3)

(19)

Выражение (19) можно использовать для расчета тонкопленочных МДП-транзиссоров и на кристаллических полупроводниках. ГТри этом составляющие Тока /д. 1Ь будут равны нулю, так как в кристаллическом полупроводнике предполагается отсутствие каких-либо сосгояний в запрещенной зоне. Вольтампернзя характеристика будет иметь вид соответствующий выражению ВАХ для классической мешали МДП ТГ1Т. Этот факт, во-первых, подтверждает правильность алгоритма расчета, представленного в диссертационной работе, во-вторых, позволяет говорить об универсальности (общности) разработанной методики.

В предложенной методике расчета ВАХ ТПТ удается избежать существенных недостатков существующих моделей, а именно, выведено аналитическое выражение ВАХ, в котором в явном виде присутствуют параметры ПЛС щели подвижности аморфного полупроводника, все области работы транзистора описаны одной формулой

В разделе 4.3 на основании полученных выражений для ВАХ проводится оценка влияния локализованных состояний a-Si Н на параметры ТПТ В подразделе 4.3.1 рассматриваются режимы работы и параметры тонкопленочного полевого транзистора. Выведены зависимости основных параметров от ПЛС В подразделе 4.3.2 оценивается влияние локализованных состояний a-Si Н на статические параметры ТПТ в усилительном режиме работы Показано, что присутствие состояний в щели подвижности аморфного полупроводника снижает ток насыщения проводящего канала транзистора При этом, на основании (18 1) составляющая тока по глубоким состояниям увеличивается (рисунок 16), что необходимо учитывать при работе ТПТ на малых напряжениях Получена зависимость порогового напряжения UT от величины ПЛС gf0 (рисунок 17) Видно, что при большей ПЛС необходимо приложить большее напряжения Ug к затвору транзистора для того, чтобы глубокие состояния заполнились, и в пленке полупроводника образовался проводящий канал, обусловленный движением НЗ со значениями подвижности цс~\ см2 В"1 с 1 по распространенным состояниям

В подразделе 4 3.3 рассматривается ключевой режим работы транзистора и показывается влияния локализованных состояний a-Si Н на динамические параметры. Быстродействие а-Si Н ТПТ определяется двумя факторами перезарядом емкости затвора Cq с постоянной времени xs = Cq rh где r¡ -сопротивление канала транзистора и перезарядом межэлектродных емкостей [10 - 13] Установлено что время положительного фронта определяется сопротивлением канала транзистора и также зависит от параметра ПЛС через зависимость сопротивления При этом процесс разряда емкости ЖК-ячейки не зависит от параметров аморфного материала, а определяется собственными параметрами и геометрией жидкого кристалла.

Рисунок 16 - Составляющая тока насыщения по глубоким состояниям ГПТ в зависимости от значения ПЛС на равновесном уровне Ферми

Рисунок 17 - Зависимость порогового напряжения Ut от величины ПЛС в середине щели подвижности a-Si Н

В разделе 4.4 предлагается аш-оритм управления электрическими характеристиками тонкопленочных структур м параметрами неупорядоченного полупроводника в технологическом процессе. В основе алгоритма лежат развитый физико-математический аппарат расчета параметров МДП и транзисторных структур и методика определения Ш1С в щели подвижности неупорядоченного полупроводника Алгоритм может быть программно реализован в современных комплексах АСМ, которые позволяют не только проводить измерения, но и сочетать различные технологические процессы формирования тонкопленочных структур (на-нолаборатории, нанофабрики АСМ).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Показана необходимость разработки новой модели формирования ОПЗ в а-Si Н, учитывающей влияние локанизованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника на электрофизические свойства МДП и транзисторных тонкопленочных приборов.

2 Получены аналитические выражения для распределения электрического поля, потенциала и тока в ОПЗ неупорядоченного полупроводника на основании решения уравнения Пуассона, содержащие параметры распределения ПЛС в щели подвижности полупроводника, позволяющие рассчитать параметры активных слоев МДП и транзисторных структур при проектировании приборов на его основе

3 Расчетные формулы распределения электрического поля и потенциала подтверждают предположения о «переменной характеристической длине экранирования» внешнего поля зарядом ОПЗ, в неупорядоченных полупроводниках На основании экспериментальных данных впервые получены зависимости характеристической длины экранировяия от координаты и потенциала в ОПЗ a-Si Н

4 Предложен способ определения распределения потенциала в ОПЗ полупроводника по результатам измерения электрического потенциала на поверхности краевого склона тонкой пленки

5 Разработана методика определения плотности электрически активных локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника по результатам прямого измерения поверхностного потенциала на краевом склоне полупроводниковой пленки Закаевыми методами Методика расширяет возможности атомно-силовой микроскопии (АСМ) и может быть использована как средство слежения за электрофизическими параметрами тонких пленок в процессе формирования приборных структур

6 Предложен алгоритм; управления электрическими параметрами тонкопленочных структур на основе аморфного гадрогенизированного кремния с заданными электрофизическими характеристиками в технологическом процессе получения

7 Установлено, что локализованные состояния щели подвижности неупорядоченного полупроводника играют существенную роль в процессах токопереноса, протекающих при малых напряжениях, приложенных к МДП транзисторной структуре. В связи с этим решена проблема учета влияния локализованных состояний на функционирование Т1ТГ. Полученные в данной работе выражения для проводимости канала транзисторной МДП-структуры могут быть использованы при проектировании ТПТ на основе неупорядоченных полупроводников

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Авачёв А П Проблемы расчета тонкопленочных полевых транзисторов на неупорядоченных полупроводниках / Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "'Ломоносов - 2003'' Секция 'Физика" Сборник тезисов. М • Физический факультет МГУ, 2003 С 151.

2 Авачёв А П, Вишняков Н В, Уточкин И Г, Мишустин В Г. Тонкопленочные полевые транзисторы на неупорядоченных полупроводниках Проблемы расчета и применения / Вестник Рязанской государственной радиотехнической академии Вып 14 С 83-87

3 Авачёв А П, Уточкин И Г, Байдов А А Теоретический расчет тонкопленочных полевых транзисторов на основе неупорядоченных полупроволдников // Сборник тезисов 11-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых Тезисы докладов Екатеринбург Издательство АСФ России, 2005 С 544-545

4 Уточкин И Г, Авачев А П, Вишняков Н В , Мишустин В Г, Попов А А Исследование неупорядоченных полупроводников методом атомно-силовой микроскопии // Аморфные и микрокристаллические полупроводники Сборник трудов IV международной конференции СПб Издательство Политехнического университета, 2004 С 323-324

5 Уточкин И Г, Авачев А П , Попов А А Исследование электрофизических и структурно-морфологических свойств неупорядоченных полупроводников, полученных в плазме НЧ (55 кГц) тлеющего разряда методом зонда Кельвина / Физика полупроводников Микроэлектроника Радиоэлектронные устройства Межвузовский сборник научных трудов Рязань РГРТА, 2005 С 12-17

6 Вишняков Н В, Вихров С П, Мишустин В Г , Авачев А П, Уточкин И Г, Попов А А Формирование потенциальных барьеров в нелегированных неупорядоченных полупроводниках П Физика и техника полупроводников 2005 Т 39 Вып 10 С 1189-1194

7 Авачев А П , Вишняков Н В , Вихров С П , Митрофанов К В , Уточкин И Г Измерение потенциала и плотности локализованных состояний в пленках неупорядоченных полупроводников // Аморфные и микрокристаллические полупроводники Сборник трудов V международной конференции СПб Издательство Политехнического университета, 2006 С 60-61

8 Авачев А П, Вихров С П, Вишняков Н В , Митрофанов К В , Уточкин И Г Методика исследования плотности локализованных электрически активных состояний в тонких пленках неупорядоченных полупроводников с помощью атомно-силовой микроскопии // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета 2006 Вып 19 С 130-133

9 Авачев А П, Уточкин И Г, Юлкин А В , Вишняков Н В Расчет поверхностного потенциала в пленках a-Si Н для МОП-структур / Физика полупроводников Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства Межвузовский сборник научных трудов Рязань РГРТА, 2005 С 24-27

10 Авачев АП, Нестеров ОЕ Влияние локализованных состояний аморфного кремния на характеристики тонкопленочного транзистора / Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам "Ломоносов - 2004" Секция "Физика" Сборник тезисов М Физический факультет МГУ, 2004 С 277

11 Авачёв А П, Нестеров ©JL» Уточкин И Г, Мишустин В Г, Вишняков Н В Исследование влияния зшешрафазадеских свойств пленок a-Si Н на вольтампер-ные характеристики тонквиаекояныж шолевых транзисторов // Аморфные и микрокристаллические пояувщювещиякшс Сборник трудов IV международной конференции СПб . Издательство Политехнического университета, 2004 С 299-300

12 Avachev А Р, Utoxtfikiffi LGL ТЬе ievestigation of the influence of structure defects of a-Si H film on characteristics, of TFT by modeling of his parameters // Физика электронных материалов- материалы 2-й Международной конференции, 24-27 мая

2005 года, Калуга, России. X JL Кашджаг Издательство КГПУ имени К Э Циалков-ского, 2005 С 124-125.

13 Авачев А П Влияние лшашиешкиых состояний на параметры усилительного режима a-Si Н ТПТ // Физика полупроводников Микроэлектроника Радиоэлектронные устройства' Межвузовский сборник научных трудов Рязань РГРТУ,

2006 С 17-21

14 Уточкин И Г, Авачев АЛТ Вншшяков Н В Заряженные дефектные состояния в неупорядоченных полупроводниках / Физика полупроводников Микроэлектроника Радиоэлектронные устройства. Межвузовский сборник научных трудов Рязань РГРТА, 2002 С 31-35

15 Авачев А П Проблемы расчета тонкопленочных полевых транзисторов на неупорядоченных полупроводниках / Физика полупроводников Микроэлектроника Радиоэлектронные устройства: Межвузовский сборник научных трудов Рязань РГРТА, 2003 С 19-24.

16 Вихров С П, Вишняке® HJB^ Мишустин В Г, Уточкин И Г., Авачев А П Деградация параметров солнечных элементов на неупорядоченных полупроводниках с позиции барьерной теории ft Аморфные и микрокристаллические полупроводники Сборник трудов EV международной конференции СПб Издательство Политехнического университета. 2Й04. С 313-314

17 Вишняков Н В , Вихров СП, Мишустин В Г. Авачев А П, Уточкин И Г, Попов А А Формирование галевдааяьных барьеров в нелегированных неупорядоченных полупроводниках Н Аморфные и микрокристаллические полупроводники Сборник трудов IV международной конференции СПб Издательство Политехнического университета, 2004. С. 37-38

18 Utochkin I G, Avachev А. P. The measurement of potential the surface of noncnstallme semiconductors film by atomic force microscope // Физика электронных материалов материал» 2-й Международной конференции, 24-27 мая 2005 года, Калуга, Россия. Т. 2. Калуга: Издательство КГПУ имени К Э Циалковского, 2005 С 254-255

19 Уточкин ИГ., Авачев АЛЬ, Кестеров ОЕ Определение поверхностного потенциала пленок неупорядоченных полупроводников методом атомно-силовой микроскопии // Сборник тезисов 11-ой. Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых: Тезисы докладов Екатеринбург Издательство АСФ России, 2005 С. 600-602.

20 Авачев А П, Уточкин Й.Г. Определение концентрации локализованных состояний в аморфном кремнии методом зонда Кельвина / Международная конференция студентов, аспирантов, а молодых ученых по фундаментальным наукам "Ломоносов - 2005" Секция "Физика'': Сборник тезисов М Физический факультет МГУ, 2005 С 76-77

21 Вишняков Н В, Мишуепш В.Г., Авачев А П, Уточкин И Г Причины деградации электрических характеристик солнечных элементов на основе неупорядо-

ченных полупроводниковых материалов // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета 2005 Вып 15 С 112-114

22 Методы исследования полупроводниковых структур Методические указания к лабораторным работам / В Г Литвинов, Ю А Туркин, С А Кострюков, А П Ава-чев, H H Довгопол, И Г Уточкин Рязань РГРТА, 2005 24 с

23 Юлкин А В , Уточкин И Г , Авачёв А П, Митрофанов К В Исследование pin-диода на основе a-Si H методом CV и РСГУ / Физика полупроводников Микроэлектроника Радиоэлектронные устройства Межвузовский сборник научных трудов Рязань РГРТА, 2005 С 17-22

24 Авачёв А П , Вишняков H В , Вихров С П, Мишустин В Г, Митрофанов К В , Уточкин И Г, Попов А А Измерение поверхностного и объемного зарядов в микро-и наноразмерных структурах на неупорядоченных полупроводниках // Аморфные и микрокристаллические полупроводники Сборник трудов V международной конференции СПб Издательство Политехнического университета, 2006 С 233-234

25 Авачёв А П , Вихров С.П , Вишняков H В, Маслов А А,, Мишустин В.Г Особенности ВАХ контакта металл-некристаллическии полупроводник // Аморфные и микрокристаллические полупроводники Сборник трудов V международной конференции СПб Издательство Политехнического университета, 2006 С 291-292

26 Вихров С П , Вишняков H В , Авачев А П и др Исследование взаимосвязи свойств неупорядоченных полупроводниковых материалов и параметров тонкопленочных структур на их основе / Отчет о НИР 18-01Г / Рук Вихров С П , № Госрегистрации 01200105974 Рязань 2003 105 с

27 Вишняков H В , Авачев А П , Уточкин И Г Исследование тонкопленочных полевых транзисторов на неупорядоченных полупроводниках для электроники на больших площадях / Отчет о НИР 17-04Г / Рук Вишняков HB, № Госрегистрации 01200500873 Рязань 2005 21 с

28 Вихров С П, Вишняков H В , Авачев А П и др Разработка фундаментальных основ времяпролетного метода исследования некристаллических полупроводников / Отчет о НИР 2-05Г / Рук Вихров СП, № Госрегисградии 01200501803 Рязань 2007 52 с

АВАЧЕВ Алексей Петрович

ВЛИЯНИЕ ЛОКАЛИЗОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ АМОРФНОГО ГИДРОГЕНИЗИРОВАННОГО КРЕМНИЯ НА СВОЙСТВА ОБЛАСТИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУРАХ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Отпечатано ЗАО «Колорит», г Рязань, Первомайский пр-т, 37/1 Тираж 100 экз, 20 08 2007 г

Введение

Глава 1. Электрофизические свойства тонкопленочных структур на основе неупорядоченных полупроводников

1.1 Структура спектра энергетических состояний в неупорядоченных полупроводниках

1.2 Механизмы переноса носителей заряда в неупорядоченных полупроводниках

1.3 Влияние локализованных состояний аморфного гидрогенизированного кремния на электрические свойства МДП-структуры

1.4 Анализ моделей для расчета тонкопленочных транзисторных структур на основе неупорядоченных полупроводников

Выводы по главе

Глава 2. Влияние локализованных состояний на формирование области пространственного заряда неупорядоченного полупроводника в МДП-структуре

2.1 Модель МДП-структуры, исходные и граничные условия расчета

2.2 Решение одномерного уравнения Пуассона с учетом распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника

2.2.1 Плотность объемного заряда в области пространственного заряда МДП-структуры

2.2.2 Распределение напряженности электрического поля и потенциала в области пространственного заряда

2.2.3 Ширина области пространственного заряда в неупорядоченном полупроводнике

2.2.4 Длина экранирования электрического поля в области пространственного заряда неупорядоченного полупроводника

2.3 Влияние локализованных состояний на формирование и электрофизические параметры области пространственного заряда

МДП-структуры на основе a-Si:H

Выводы по главе

Глава 3. Методика определения плотности электрически активных локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченных полупроводников

3.1 Анализ методов исследования ПЛС неупорядоченного полупроводника

3.2 Физические основы методики определения ПЛС неупорядоченного полупроводника

3.3 Способ определения потенциала и напряженности электрического поля в области пространственного заряда МДП-структуры

3.4 Методика расчета плотности электрически активных локализованных состояний в неупорядоченных полупроводниках

3.5 Экспериментальные результаты определения плотности электрически активных локализованных состояний в a-Si:H средствами ACM

Выводы по главе

Глава 4. Расчет транзисторной тонкопленочной МДП-структуры с учетом влияния на электропроводность канала плотности локализованных состояний неупорядоченного полупроводника

4.1 Исходные и граничные условия расчета транзисторной тонкопленочной МДП-структуры

4.2 Расчет электрических характеристик транзисторной тонкопленочной МДП-структуры

4.2.1 Определение зависимости поверхностного потенциала в области пространственного заряда от приложенного 98 напряжения к транзисторной МДП-структуре

4.2.2 Электрическая проводимость канала транзисторной МДП-структуры в режиме обогащения с учетом влияния 103 локализованных состояний щели подвижности неупорядоченного полупроводника

4.2.3 Вывод аналитического выражения вольтамперной характеристики транзисторной МДП-структуры на основе неупорядоченного полупроводника

4.3 Оценка влияния локализованных состояний a-Si:H на параметры тонкопленочного полевого транзистора

4.3.1 Режимы работы и параметры a-Si:H тонкопленочного полевого транзистора

4.3.2 Оценка влияния локализованных состояний a-Si:H на статические параметры ТПТ в усилительном режиме работы

4.3.3 Оценка влияния локализованных состояний a-Si:H на динамические параметры ТПТ в ключевом режиме работы

4.4 Алгоритм управления электрическими характеристиками тонкопленочных структур и параметрами неупорядоченного полупроводника в технологическом процессе

Выводы по главе

В последние годы некристаллические полупроводники, благодаря своим уникальным свойствам, привлекают все больший интерес исследователей, технологов и разработчиков современных устройств микро- и наноэлектроники. Резко возрастает объем производства устройств, в которых используется элементная база на основе одного из перспективных материалов данного класса - аморфного гидрогенизирован-ного кремния (a-Si:H).

В настоящее время на основе a-Si:H создаются солнечные батареи с КПД до 16%, транзисторные матрицы управления плоскими жидкокристаллическими экранами (ЖКЭ), устройства копировальной техники, оперативной и долговременной памяти и др. Большие перспективы промышленного применения аморфного гидрогенизированного кремния (в частности, современные ЖКЭ выпускаются на базе матриц a-Si:H тонкопленочных полевых транзисторов - ТПТ) обусловлены следующими его достоинствами перед кристаллическим аналогом: технологическая доступность и дешевизна, высокая фоточувствительность, возможность получения однородных по свойствам пленок на больших площадях и на подложках из различного материала (диэлектрических, металлических, полупроводниковых), совместимость с технологическими процессами изготовления интегральных схем, радиационная стойкость [1,2].

В то же время до сих пор остаются нерешенными проблемы надежности, стабильности и долговечности приборов на их основе. Кроме того, существуют проблемы проектирования приборных структур на основе a-Si:H с заданными характеристиками [3,4].

Эти проблемы обусловлены отсутствием исчерпывающей теории физических процессов в неупорядоченных полупроводниках, в частности, процессов формирования областей пространственного заряда (ОПЗ) и токопереноса в МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) и транзисторных структурах. Для расчетов электрических и геометрических параметров приборов на основе неупорядоченных полупроводников в настоящее время используются модели и подходы, справедливые лишь для их кристаллических аналогов. При этом в расчетах приборных структур на неупорядоченных полупроводниках используются эмпирические зависимости, поправочные коэффициенты, приближающие результаты моделирования к экспериментальным данным. Однако такие меры не позволяют проследить связь электрических и физических параметров тонкопленочных МДП и транзисторных структур с важнейшей характеристикой, определяющей физику аморфного полупроводника, - распределением плотности локализованных состояний (ПЛС) в щели подвижности [5]. Поэтому необходимо развитие представлений о природе локализованных состояний в неупорядоченном полупроводнике, их влиянии на электрофизические характеристики структур на основе a-Si:H. Анализ формирования областей пространственного заряда в аморфном полупроводнике и принципов работы МДП-структур на его основе необходим для оптимизации конструкции приборов, в частности, характеристик a-Si:H ТПТ и подбора технологических режимов его получения.

Эффективным средством решения проблем проектирования и конструирования устройств на основе аморфного гидрогенизированного кремния является создание физико-математического аппарата для расчета электрических характеристик тонкопленочных транзисторных структур, учитывающего наличие энергетического распределения ПЛС в щели подвижности неупорядоченного полупроводника. Он должен включать в себя, во-первых, физическую модель формирования ОПЗ в структурах типа МДП или барьерах Шотки, во-вторых, эмпирические зависимости влияния технологических режимов на параметры аморфного материала.

Использование расчетных аналитических зависимостей позволит разработчикам точнее определять оптимальные параметры рабочих режимов функционирования устройств на основе a-Si:H и проводить предварительные оценки влияния на них локализованных состояний аморфного полупроводника.

В этой связи исследования, проводимые в данной работе, посвящены решению актуальных проблем микро- и наноэлектроники, а именно разработке физической модели формирования ОПЗ в тонкопленочных структурах для изучения влияния ПЛС аморфного гидрогенизированного кремния на токопроводящие свойства ОПЗ. Объектом исследования являются тонкопленочные МДП-структуры и транзисторные структуры на основе аморфного гидрогенизированного кремния. Для выбранной тонкопленочной a-Si:H транзисторной структуры рассчитываются вольтамперные характеристики, и исследуется влияние ПЛС на ее параметры.

Актуальность работы также связана с разработкой на основе предложенных теоретических соотношений новой методики исследования электрически активных локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника. Необходимо отметить, что с развитием атомно-силовой микроскопии (АСМ) появляются уникальные возможности для исследования не только морфологических, но и электрофизических свойств приборных структур микро- и наноэлектроники [6]. Поэтому в разрабатываемой методике для получения информации о количестве и энергетическом распределении локализованных состояний в щели подвижности аморфного полупроводника входными данными являются результаты прямых измерений поверхностных потенциалов с применением новейшего научного оборудования АСМ.

Таким образом, проведенные исследования, позволят в дальнейшем адекватно моделировать функционирование области пространственного заряда в приборных структурах на основе аморфного гидрогенизированного кремния, а также расширить возможности зондовой микроскопии, в частности, предложить новые методы экспресс-контроля тонкопленочных структур в процессе их формирования. Развитие представлений о влиянии локализованных состояний аморфного полупроводника на свойства ОПЗ дает новые возможности для получения структур микро- и наноэлектроники с заданными электрофизическими характеристиками.

Цель работы

Развитие физических моделей формирования области пространственного заряда и переноса носителей в тонкопленочных a-Si:H структурах микро- и наноэлектроники с учетом распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника.

Поставленная цель вызвала необходимость решения следующих задач: 1. Анализ существующих представлений об энергетическом спектре локализованных состояний, их влиянии на механизмы переноса заряда и электрофизические характеристики неупорядоченных полупроводников.

2. Исследование влияния локализованных состояний щели подвижности a-Si:H на распределение заряда, электрического потенциала и поля в области пространственного заряда тонкопленочной структуры.

3. Разработка методики определения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника на основании результатов измерения электрофизических характеристик тонкопленочных структур методами атомно-силовой микроскопии.

4. Исследование преобладающих механизмов переноса носителей заряда и влияния электрически активных локализованных состояний в щели подвижности на токопроводящие свойства канала транзисторной МДП-структуры на основе a-Si:H.

5. Получение аналитического выражения, описывающего вольтамперные характеристики (ВАХ) тонкопленочной полевой транзисторной структуры с учетом влияния плотности электрически активных локализованных состояний в неупорядоченном полупроводнике.

Научная новизна

1. Получены новые аналитические выражения для расчета электрического тока, распределения поля и потенциала в области пространственного заряда аморфного гидрогенизированного кремния, отличающиеся от известных учетом параметров энергетического распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника и позволяющие определить степень влияния этих состояний на электрические свойства МДП тонкопленочных структур.

2. Предложен новый способ определения электрических характеристик области пространственного заряда неупорядоченного полупроводника, основанный на измерениях электрического потенциала на краевом склоне тонкой пленки зондовыми методами с высоким пространственным разрешением.

3.Разработана методика определения энергетического распределения плотности электрически активных локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника, которая отличается от существующих способом определения длины экранирования внешнего электрического поля с учетом заряда ионизированных локализованных состояний.

Практическая значимость работы

1. Получены аналитические выражения для расчета распределения поля, потенциала и тока в области пространственного заряда аморфного кремния МДП-структуры, которые могут быть использованы для создания моделей тонкопленочных приборов на неупорядоченных полупроводниках (ТПТ, p-i-n-диодов, солнечных элементов и др.) и применения их в программах схемотехнического моделирования, таких как p-Spice, MicroCAP и др.

2. Разработана методика определения плотности электрически активных локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника с применением атомно-силовой микроскопии, позволяющая проводить экспресс-контроль электрофизических параметров приборных структур микро- и наноэлектроники и расширить технических возможностей зондовой микроскопии (результаты работы используются в ЗАО «НТ-МДТ», г. Зеленоград).

3. Разработан алгоритм управления электрическими параметрами тонкопленочных структур на основе аморфного гидрогенизированного кремния, который используется в технологическом процессе получения МДП-структур на предприятии ИМИ РАН, г. Ярославль.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

1. Учет распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника в математических выражениях для расчета потенциала, напряженности электрического поля и ширины области пространственного заряда позволяет установить взаимосвязь между электрофизическими характеристиками материала и электрическими параметрами транзисторных и «металл-диэлекгрик-полупроводник» структур.

2. Регистрация поверхностных потенциалов на краевом склоне полупроводниковой пленки методами зондовой микроскопии позволяет определить пространственное распределение электрического потенциала, напряженности электрического поля и заряда в тонкопленочных структурах на неупорядоченных полупроводниках.

3. Полученное аналитическое выражение для расчета вольтамперной характеристики обращенной тонкопленочной транзисторной структуры позволяет рассчитывать электрические параметры устройства с учетом механизмов переноса носителей заряда и распределения плотности локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника, что дает возможность проектировать тонкопленочные структуры на основе неупорядоченных полупроводников с заданными электрическими параметрами

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV и V Международных научно-технических конференциях «Аморфные и микрокристаллические полупроводники» (г. Санкт-Петербург, 2004, 2006); 2" Международной конференции «Физика электронных материалов» (г. Калуга, 2005); XI всероссийской научной конференции студентов - физиков и молодых ученых (г. Екатеринбург, 2005); X, XI, XII Международных научно-технических конференциях аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2003, 2004, 2005» (г. Москва, 2003, 2004, 2005); XXXVII - XXXIX научно-технических конференциях РГРТУ (г. Рязань, 2003,2004,2005).

Публикации

Основные научные результаты диссертации опубликованы в 28 работах, включая 4 статьи в журналах из списка ВАК, 15 статей в других изданиях, в том числе в сборниках научных трудов РГРТУ, 5 тезисов докладов на российских и международных конференциях, 1 учебно-методическое издание и 3 отчетов по НИР.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов по работе, содержит 145 страницы машинописного текста, включая 6 таблиц, 93 рисунка, 138 формул, 4 приложений и список литературы из 125 наименований.

Основные результаты и выводы

1. Показана необходимость разработки новой модели формирования ОПЗ в a-Si:H, учитывающей влияние локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника на электрофизические свойства МДП и транзисторных тонкопленочных приборов.

2. Получены новые аналитические выражения для распределения напряженности электрического поля, потенциала и тока в ОПЗ неупорядоченного полупроводника на основании решения уравнения Пуассона, содержащие параметры распределения ПЛС в щели подвижности полупроводника, позволяющие рассчитать параметры активных слоев МДП и транзисторных структур при проектировании приборов на его основе.

3. С помощью расчетных формул распределения электрического поля и потенциала подтверждено предположение о «переменной характеристической длине экранирования» внешнего поля зарядом ОПЗ в неупорядоченных полупроводниках. На основании экспериментальных данных впервые получены зависимости характеристической длины экранирования от координаты и потенциала в ОПЗ a-Si:H.

4. Предложен новый способ определения распределения потенциала в ОПЗ полупроводника по результатам измерения электрического потенциала на поверхности краевого склона тонкой пленки.

5. Разработана новая методика определения плотности электрически активных локализованных состояний в щели подвижности неупорядоченного полупроводника по результатам прямого измерения поверхностного потенциала на краевом склоне полупроводниковой пленки зондовыми методами. Методика расширяет возможности атомно-силовой микроскопии и может быть использована как средство слежения за электрофизическими параметрами тонких пленок в процессе формирования приборных структур.

6. Предложен алгоритм управления электрическими параметрами тонкопленочных структур на основе аморфного гидрогенизированного кремния с заданными электрофизическими характеристиками в технологическом процессе получения.

7. Установлено, что локализованные состояния щели подвижности неупорядоченного 'полупроводника играют существенную роль в процессах токопереноса, протекающих при малых напряжениях, приложенных к МДП транзисторной структуре. В связи с этим решена проблема учета влияния локализованных состояний на функционирование ТПТ. Полученные в данной работе выражения для проводимости канала транзисторной МДП-структуры могут быть использованы при проектировании ТПТ на основе неупорядоченных полупроводников.

1. Беляев В. Мировой рынок средств отображения информации. В цифрах и таблицах / Электроника: НТБ, 2005. Вып. 8. С. 16-19.

2. Nathan A., Sakariya К., Sazonov A. Amorphous Silicon TFT Circuit Integration for Oled Displays on Glass and Plastic // Electrical and Computer Engineering, IEEE 2003 Custom Integrated Circuits Conference. 2003. Pp. 215-222.

3. Аморфный кремний и родственные материалы: Пер. с англ. / Под ред. X. Фрицше. М.: Мир, 1991. 544 с.

4. Самарин А.В. Жидкокристаллические дисплеи. Схемотехника, конструкция и применение. М.: СОЛОН-Р, 2002.304 с.

5. Будагян Б.Г. Особенности структуры и физические свойства неупорядоченных полупроводников: Учебное пособие. М.: МГИЭТ (ТУ), 1994.96 с.

6. Миронов В. Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: Учебное пособие. Нижний Новгород: Российская академия наук, Институт физики микроструктур, 2004.114 с.

7. Физика тонких пленок / Под. ред. Г. Хасса, М. Франкомба, Р. Гофмана. Том VIII. М.: Мир, 1978. 360 с.

8. Неупорядоченные полупроводники: Учебное пособие / АА Айвазов, Б.Г. Будагян, С. П.Вихров, А.И. Попов; Под ред А.А. Айвазова. М.: Издательство МЭИ, 1995. 352 с.

9. Меден А., Шо М. Физика и применение аморфных полупроводников: Пер. с англ. М.: Мир, 1991.670 с.

10. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. В 2 т. Т.1. М.: Мир, 1982.368 с.

11. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. В 2 т. Т.2. М.: Мир, 1982.658 с.

12. Электропроводность полупроводников: Учебное пособие / Э.Н. Воронков, Е.В. Зенова, О.Б. Сарач. М.: Издательство МЭИ, 2005.68 с.

13. Губанов А.И. Квантово-электронная теория аморфных полупроводников. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963.

14. Мотт Н. Электроны в неупорядоченных структурах. М.: Мир, 1969.

15. Шур М. Физика полупроводниковых приборов. В 2 кн. Кн. 1. М.: Мир, 1992.480 с.

16. Аморфные полупроводники и приборы на их основе / Под ред. Й. Хамакавы. М.: Металлургия, 1986. 376 с.

17. Греков Е.В., Сухоруков О.Г. Определение плотности локализованных состояний в a-Si:H из измерений токов, ограниченных пространственным зарядом // Физика и техника полупроводников. 1988. Т. 22. Вып. 4. С. 735-737.

18. Косарев В.А. Расчет функции плотности электронных состояний в аморфном кремнии // Solid State Electronics and Technologies. 1996 Vol.1. Pp. 50-53.

19. Kocka J. The Density of States in Undeped and Doped Amorphous Hydrogenated Silicon//Journal of Non-Crystalline Solids. 1987. Vol. 90. Pp. 91-98.

20. Adriaenssens G., Eliat A. Density of Localized States in The Gap of Non-Crystalline Semiconductors // Physics and Applications on Non-Crystalline Semiconductors in Optoelectronics. 1997. Pp. 77-91.

21. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела. М.: Высшая шк., 2000.494 с.

22. Spear W., Le Comber P. Investigation of The Localised State Distribution in Amorphous Si Films // J. Non-Cryst. Sol. 1972. Vol. 8. Pp. 727-738.

23. Malik S., O'Leary S. Empirical Model for The Distribution of Electronic States Associated with Hydrogenated Amorphous Silicon // IEEE Proceedings of the 2002 Canadian Conference on Electrical & Computer Engineering. Pp. 383-388.

24. Коньков О.И., Андреев A.A., Теруков Е.И. Определение плотности состояний в запрещенной зоне аморфного гидрированного кремния // Письма в ЖТФ. 1984. Т. 10. Вып. 9. С. 529-532.

25. Уточкин И.Г., Авачев А.П., Вишняков Н.В. Заряженные дефектные состояния в неупорядоченных полупроводниках / Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства: Межвузовский сборник научных трудов. Рязань: РГРТА, 2002. С. 31-35.

26. Барьеры Шоттки на кристаллических и аморфных полупроводниках: Учебное пособие / С.П. Вихров, Н.В. Вишняков, Д.Н. Гусев. Рязань: РГРТА, 1995. 80 с.

27. Ильченко В.В., Стриха В.И. ВАХ контакта металл аморфный кремний для экспоненциального распределения плотности локализованных состояний // Физика и техника полупроводников. 1984. Т. 18. Вып.5. С. 873-876.

28. Греков Е.В. Статические характеристики тонкопленочных полевых транзисторов на основе a-Si:H // ФТП. 1992. Т. 26. Вып. 7. С. 1256-1263.

29. Tsai Y., Hong К., Yuan Y. An Efficient Analytical Model for Calculating Trapped Charge in Amorphous Silicon // IEEE Transactions on Computer-Aided Design Of Integrated Circuits and Systems, Vol. 13. NO. 6. 1994. Pp. 725-728.

30. Malik S., O'Leary S. Empirical model for the distribution of electronic states associated with hydrogenated amorphous silicon // Proceeding of the 2002 IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. September, 2002. Pp.383-388.

31. Кузнецов C.B., Теруков Е.И. Влияние хвостов зон a-Si:H на заполнение состояний оборванных связей и величину фотопроводимости // Физика и техника полупроводников. 2001. Т. 35. Вып. 6. С. 684-686.

32. Hack М., Shur М., Shaw J. Physical models for amorphous silicon thin-film transistors and their implementation in a circuit simulation program // IEEE Transaction on Electron Devices. 1999. Vol. 36. No. 12. Pp. 2764-2768.

33. Ильченко B.B., Стриха В.И. ВАХ контакта металл аморфный кремний для экспоненциального распределения плотности локализованных состояний // Физика и техника полупроводников. 1984. Т. 18. Вып.5. С. 873-876.

34. Yeh J., Lee S.-Ch. High field effect mobility deuterated amorphous silicon thin-film transistors based on the substitution of hydrogen with deuterium // IEEE Electron Device Letters. 1999. Vol. 20. No. 8. Pp. 415-417.

35. Физика гидрогенизированного аморфного кремния: В 2-х вып. Вып. 1: Структура, приготовление и приборы: Пер с англ. / Под ред. Дж. Джоунопулоса, Дж. Люковски. М.: Мир, 1987.307 е.; Вып. 2: Электронные колебательные свойства. М.: Мир, 1988.409 с.

36. Tokuda J., Hayashi М., Usami A. Evaluation of Interface States in MOS Structures by DLTS with A Bipolar Rectangular Weighting Function // J. Phys.O.: Appl. Phys. 1981. Vol.14. Pp. 895-898.

37. Lemmi F. Street R. The Leakage Currents of Amorphous Silicon Thin-Film Transistors: Channel Charge Emission // IEEE Transactions on Electron Devices. Vol. 47. N. 12,2000. Pp. 2399-2403.

38. Атаманчук-Л.М., Борисов Б.С., Васенков А.А., Лещенко П.Т., Петров А.А. Матрица тонкопленочных полевых транзисторов на аморфном кремнии для управления ЖКИ // Электронная промышленность. 1987. Вып. 8. С. 35-37.

39. Смирнов А.Г., Высоцкий В.А., Грабко B.C., Осика В.А., Усенок А.Б. Высокоинформативные ЖК экраны с активной матричной адресацией // ЗЭТ. 1989. Вып. 4. С. 3-42.

40. Атаманчук Л.М., Борисов Б.С., Васенков А.А., Лещенко П.Т., Петров А.А. Жидкокристаллический индикатор, адресуемый матрицей тонкопленочных полевых транзисторов на аморфном кремнии // Электронная промышленность. 1987. Вып. 8. С. 37-38.

41. Wu B.-S., Hao Ch.-W., Wu T.-K. Process-controlled staggered ambipolar amorphous-silicon thin-film transistor // IEEE Transactions on Electron Devices. 1989. Vol. 36. No. 12. Pp. 2903-2907.

42. Ibaraki N., Fukuda K. The Effect of Interface States on Amorphous-Silicon Transistors // IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 36. NO. 12, 1989. Pp. 2971-2972.45 http://www.aimspice.com

43. Маллер P., Кейминс Т. Элементы интегральных схем. М.: Мир, 1989.630 с.

44. Shur М., Jacunski М., Slade Н., Hack М. Analytical models for amorphous and polysilicon thin film transistors for high definition display technology // J. of the Society for Information Display. 1995. Vol. 3. No. 4. P. 223.

45. Сазонов А., Мейтин M., Стряхилев Д., Натан А. Низкотемпературные материалы и тонкопленочные транзисторы для электроники на гибких подложках / Физика и техника полупроводников. 2006. Т. 40. Вып. 8. С. 986-994.49 http://www.ece.unwaterloo.ca

46. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2 кн. Кн. 1. Пер. с англ. М.: Мир, 1984.456 с.

47. Wyrsch N., Beck N., Meier J., Torres P., Shah A. Electric field profile in |xc-Si:H p-i-n devices // Universite of Neuchatel. Switzerland. MRS Spring meeting -1998.

48. Мишустин • В.Г. Дебаевская длина экранирования в аморфном гидрогенизированном кремнии // Сб. тез. докл. 1-ой Рос. конф. молодых ученых по физическому материаловедению. Калуга: "Манускрипт", 2001. С. 126-127.

49. Юшка Г.Б., Монтримас Э.А. Измерение распределения электрического поля в тонких структурах a-Si:H // Литовск. физ. сб. 1992. Т.32. С. 612-617.

50. Wyrsch N., Fischer D., Shah A. Determination of Internal electrical field profile in a-Si:H solar cells // Institut de Microtechnique. Universite de Neuchatel. Switzerland. Breguet. 2000.

51. Street R.A. Measurements of depletion layers in hydrogenated amorphous silicon // The American Physical Society. 1983. Vol. 27. No. 8. Pp. 4924-4932.

52. Вишняков Н.В., Вихров С.П., Мишустин В.Г., Авачёв А.П., Уточкин И.Г., Попов А.А. Формирование потенциальных барьеров в нелегированных неупорядоченных полупроводниках // Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39. Вып. 10. С. 1189-1194.

53. Стриха В.И., Ильченко В.В. Прыжковый механизм переноса тока на контакте металл-а-8Ш // ДАН УССР. Сер. А. Физ.-мат. и техн. науки. 1986. № 10. С. 51-54.

54. О природе темновых токов в структурах с барьером Шоттки на аморфном гидрированном кремнии / А.А. Андреев, О.А. Голикова и др. // ФТП. 1984. Т. 18. Вып. 2. С. 373-376.

55. Стриха В.И. Контактные явления в полупроводниках. Киев: Выща школа, 1982.224 с.

56. Бузанева Б.В. Микроструктуры интегральной электроники. М.: Радио и связь, 1990.304 с.

57. Стриха В.И. Теоретические основы работы контакта металл-полупроводник. Киев: Наукова думка, 1974.263 с.

58. Валиев К.А., Пашинцев Ю.И., Петров Г.В. Применение контакта металл-полупроводник в электронике. М.: Сов. радио, 1981.304 с.

59. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник: Пер. с англ. / Под ред. Г.В. Степанова. М.: Радио и связь, 1982.208 с.

60. Mariucci L., Coluzza С., Frova A. Effects of tunneling on a-Si:H schottky barriers //J. Appl. Phys. 1987. Vol. 62.No. 8. Pp. 3285-3287.

61. Стриха В.И., Ильченко B.B. Учет туннелирования через область пространственного заряда в контакте металл-аморфный кремний // Изв. вузов СССР. Сер. Физика. 1986. № Ц. С. 3-7.

62. Shousha A. The potential barrier height of amorphous MIS-tunnel diodes // Sol. Stat. Commun. 1987. Vol. 64. No. 5. Pp. 831-835.

63. Snell A., Mackenzie К., Le Comber P., Spear W. The interpretation of capacitance and conductance measurements on metal-amorphous silicon barriers // Phyl. Mag. B. 1979. Vol. 40. No. l.P. 1-15.

64. Powell M.J. The Physics of amorphous-silicon thin-film transistors // IEEE Transactions on Electron Devices. 1989. Vol. 36. No 12.

65. Busta H., Pogemiller J., Standley R., Mackenzie K. Self-aligned bottom-gate submicrometer-channel-length a-Si:H thin-film transistors // IEEE Transaction on Electron Devices. 1989. Vol. 36. No. 12. Pp. 2883-2887.

66. Uchida Y., Matsumura M. Short-channel a-Si thin-film MOS transistors // IEEE Transaction on Electron Devices. 1989. Vol. 36. No. 12. Pp. 2940-2942.

67. Белоусов B.C., Козлов Ю.Ф., Петров C.B. Аморфный гидрогенизированный кремний и полупроводниковые структуры на его основе для изделий электронной техники // Электронная промышленность. 1990. Вып. 10. С. 45-51.

68. Valdinoci М., Gnudi A., Rudan М. Analysis of Amorphous-Silicon Devices // IEEENUPAD. 1994. Pp. 19-22

69. Авачёв А.П., Вишняков H.B., Уточкин И.Г., Мишустин В.Г. Тонкопленочные полевые транзисторы на неупорядоченных полупроводниках. Проблемы расчета и применения. / Вестник Рязанской государственной радиотехнической академии. 2004. Вып. 14. С. 83-87.

70. Пека Г.П. Физика поверхности полупроводников. Киев: Изд-во Киевского университета, 1967.

71. Уточкин И.Г. Исследование структурных и электрофизических характеристик пленок на основе a-Si:H, полученных в плазме НЧ разряда: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Рязань, 2005.

72. Gunes М., Li Y., Dawson R., Wronski С. Investigation of Intrinsic Defect States in Hydrogenated Amorphous Silicon Films Using Steady-State Photoconducnvity and Sub-Bandgap // IEEE. 1993. Pp. 885-890.

73. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2 кн. Кн. 2. Пер. с англ. М.: Мир, 1984.456с.

74. Дьяконов В. Mathcad 2000: Учебный курс. СПб.: Питер, 2000. 592 с.

75. Павлов Л.П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1987. 239 с.

76. Методы исследования полупроводниковых структур: Методические указания к лабораторным работам / В.Г. Литвинов, Ю.А. Туркин, С.А. Кострюков, А.П. Авачев, Н.Н. Довгопол, И.Г. Уточкин. Рязань: РГРТА, 2005.24 с.

77. Ржанов А.В. Электронные процессы на поверхности полупроводников. М.: Наука, 1971.480 с. •

78. Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф., Ибрагимов И.М. Основы нанотехнологии в технике: Учебное пособие. М.: МГОУ, 2006.242 с.

79. Киселев В.Ф. Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. М., 1970.400 с.

80. Руководство пользователя СЗМ "Solver Pro"- MDT. М- Гос. НИИ Физ. проблем, 2004.

81. Будагян Б.Г., Айвазов А.А., Мейтин М.Н., Стряхилев Д.А., Радосельский А.Г., Попов А.А., Черномордик В.Д., Малыпаков В.Г., Бердников А.Е. Перспективный метод получения аморфного кремния // Известия вузов. Сер. Электроника. 1997. № 2. С. 4448.

82. Bisson М., Kemp М., Meunier М. Fabrication and characterization of the amorphous silicon static induction transistor // IEEE Transactions on Electron Devices. 1989. Vol. 36. P. 2844.

83. Воронков Э.Н., Казуров Б.И., Попов И.А., Черноретов Б.П. Влияние УФ-излучения на характеристики транзисторов на аморфном кремнии // Electronic Industry. 1993. Vol.3. Pp. 25-27.

84. Frank R., Watson T. Steady State and Pulsed Bias Stress Induced Degradation in Amorphous Silicon Thin Film Transistors for Active-Matrix Liquid Crystal Displays // IEEE. 1992. Pp. 681-684.

85. Miyashita H., Watabe Y. Dependence of thin film transistor characteristics on the deposition conditions of silicon nitride and amorphous silicon // IEEE Transactions on Electron Devieces. 1994. Vol. 41. No. 4. Pp. 499-503.

86. Авачев А.П. Проблемы расчета тонкопленочных полевых транзисторов на неупорядоченных полупроводниках / Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства: Межвузовский сборник научных трудов. Рязань: РГРТА, 2003. С. 19-24.

87. Hack М., Shur М., Shaw J. Physical Models for Amorphous-Silicon Thin-Film Transistors and Their Implementation in a Circuit Simulation Program // IEEE Transactions on Electron Devices. Vol. 36. No. 12,1989. Pp. 2764-2768.

88. Troutman R., Kotwal A. A Device Model for the Amorphous-Silicon Staggered-Electrode Thin-Film Transistor // IEEE Transactions on Electron Devices. Vol. 36. No. 12. 1999. Pp. 2915-2922.

89. Бормонтов Е.Н., Леженин В.П. Численно-аналитическая модель МОП-транзистора с неоднородно легированной подзатворной областью // Микроэлектроника, 1995. Т. 24. Вып.5. С. 343-348.

90. Khakzar К., Lueder Е. Modeling of Amorphous-Silicon Thin-Film Transistors for Circuit Simulations with SPICE // IEEE Transaction on Electron Devices. Vol. 39. No. 6. 1992. Pp. 1428-1434. '

91. Choi Y.-J., Kwak W.-K., Cho K.-S., Kim S.-K., Jang J. Hydrogenated Amorphous Silicon Thin-Film Transistor with a Thin Gate Insulator // IEEE Electron Device Letters. 2000. Vol. 21. No. 1.

92. Madeira P., Hornsey R. Analog Circuit Design Using Amorphous Silicon Thin Film Transistors // IEEE CCECE 1997, Pp. 633-636.

93. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice). М.: СК Пресс, 1996.272 с.

94. Тугов Н.М. Полупроводниковые приборы: Учеб. для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1990.576 с.

95. Shur М., Jacunski М., Slade Н., Hack М. Analytical model for amorphous-silicon and polysilicon thin film transistors for high-definition display technology // Journal of Society for Information Display. 1995. Vol. 3. No. 4. P. 223.

96. Сухариер A.C. Жидкокристаллические индикаторы. M.: Радио и связь, 1991.256 с.

97. Tsukada Т. Advances in Amorphous Silicon Technology for LCDs, IEEE IEDM 1997. Pp. 531-534.

98. Busta H., Pogemiller J., Standley R., Mackenzie K. Self-aligned bottom-gate submicrometer-channel-length a-Si:H thin-film transistors // IEEE Transaction on Electron Devices. 1989. Vol. 36. No. 12. Pp. 2883-2887.

99. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. Учеб. для вузов М.: Гардарики, 2002.638с.

100. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования МС5. М.: СК Пресс, 1997.273 с.

101. Авачёв А.П. Влияние локализованных состояний на параметры усилительного режима a-Si:H ТПТ // Физика полупроводников. Микроэлектроника. Радиоэлектронные устройства: Межвузовский сборник научных трудов. Рязань: РГРТУ, 2006. С. 17-21.