Preview

Приборы и методы измерений

Расширенный поиск

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРЕМНИЕВОГО ДИОДА, СОДЕРЖАЩЕГО В СИММЕТРИЧНОМ p–n-ПЕРЕХОДЕ δ-СЛОЙ ТОЧЕЧНЫХ ТРЕХЗАРЯДНЫХ ДЕФЕКТОВ

https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-2-130-141

Полный текст:

Аннотация

Научный и практический интерес представляет изучение полупроводниковых материалов и приборов с узким слоем атомов примесей и/или собственных точечных дефектов кристаллической решетки. Цель работы – рассчитать электрические параметры симметричного кремниевого диода, в плоском p–n-переходе которого сформирован δ-слой точечных трехзарядных t-дефектов. Такой диод называется p–t–n-диодом, подобно p–i–n-диоду.

Каждый t-дефект может находиться в одном из трех зарядовых состояний (−1, 0, +1; в единицах элементарного заряда). Считается, что при комнатной температуре все водородоподобные акцепторы в p-области и водородоподобные доноры в n-области ионизованы. Принималось, что сечение захвата дырок v-зоны на t-дефекты больше сечения захвата электронов c-зоны на t-дефекты.

Численно решена система cтационарных нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих в дрейфово-диффузионном приближении миграцию электронов и дырок в полупроводниках. Рассчитаны статические вольт-фарадные и вольт-амперные характеристики кремниевого диода с невырожденными областями p- и n-типа электропроводности при прямом и обратном электрическом напряжении смещения.

Расчетным путем показано, что в p–t–n-диоде, содержащем δ-слой t-дефектов, при прямом смещении имеется участок стабилизации плотности тока. При обратном смещении плотность тока в таком диоде много больше, чем в p–n-диоде без t-дефектов. При увеличении обратного смещения емкость p–t–n-диода, в отличие от p–n-диода, вначале увеличивается, а затем уменьшается.

Об авторах

Н. А. Поклонский
Белорусский государственный университет
Беларусь

Адрес для переписки: Поклонский Н.А. – Белорусский государственный университет, пр-т Независимости, 4, г. Минск 220030     e-mail: poklonski@bsu.by; poklonski@tut.by



А. И. Ковалев
Белорусский государственный университет
Беларусь


Н. И. Горбачук
Белорусский государственный университет
Беларусь


С. В. Шпаковский
Белорусский государственный университет
Беларусь


Список литературы

1. Шик, А.Я. Полупроводниковые структуры с δ-слоями / А.Я. Шик // ФТП. – 1992. – Т. 26, № 7. – С. 1161–1181.

2. El-Hajj, H. Characteristics of boron δ-doped diamond for electronic applications / H. El-Hajj [et al.] // Diamond Relat. Mater. – 2008. – V. 17, № 4–5. – pp. 409–414. doi: 10.1016/j.diamond.2007.12.030

3. Poklonski, N.A. Impedance and barrier capacitance of silicon diodes implanted with high-energy Xe ions / N.A. Poklonski [et al.] // Microelectron. Reliab. – 2010. – Vol. 50, № 6. – pp. 813–820. doi: 10.1016/j.microrel.2010.02.007

4. Li, J. 35% efficient nonconcentrating novel silicon solar cell / J. Li [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 1992. – Vol. 60, № 18. – P. 2240–2242. doi: 10.1063/1.107042

5. Summonte, C. Spectral behavior of solar cells based on the “junction near local defect layer” design / C. Summonte [et al.] // Appl. Phys. Lett. – 1993. – Vol. 63, № 6. – P. 785–787. doi: 10.1063/1.109907

6. Комаров, Ф.Ф. Моделирование технологических процессов субмикронной электроники для систем проектирования интегральных схем / Ф.Ф. Комаров [и др.] // Вестн. БГУ. Сер. 1. – 2011. – № 3. – С. 26–32.

7. Замалин, Е.Ю. Некоторые задачи моделирования технологических процессов изготовления приборов микроэлектроники / Е.Ю. Замалин, О.Б. Бондарь // Микроэлектроника. – 1995. – Т. 24, № 4. – С. 309–314.

8. Поклонский, Н.А. Полупроводниковый диод с прыжковой миграцией электронов по точечным дефектам кристаллической матрицы / Н.А. Поклонский, А.И. Ковалев, С.А. Вырко, А.Т. Власов // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2017. – Т. 61, № 3. – С. 30–37.

9. Siemieniec, R. Compensation and doping effects in heavily helium-radiated silicon for power device applications / R. Siemieniec [et al.] // Microelectron. J. – 2006. – Vol. 37, № 3. – P. 204–212. doi: 10.1016/j.mejo.2005.09.011

10. Челядинский, А.Р. Эффект Воткинса в полупроводниках. Явление и приложения в микроэлектронике / А.Р. Челядинский, В.Б. Оджаев // Вестн. БГУ. Сер. 1. – 2011. – № 3. – С. 10–17.

11. Поклонский, Н.А. Ионизационное равновесие и прыжковая электропроводность в легированных полупроводниках. – Минск : БГУ, 2004. – 195 с.

12. Поклонский, Н.А. Статистическая физика полупроводников / Н.А. Поклонский, С.А. Вырко, С.Л. Поденок. – М. : КомКнига, 2005. – 264 с.

13. Бонч-Бруевич, В.Л. Физика полупроводников / В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. – М.: Наука, 1990. – 688 с.

14. Poklonski, N.A. Drift-diffusion model of hole migration in diamond crystals via states of valence and acceptor bands / N.A. Poklonski, S.A. Vyrko, A.I. Kovalev, A.N. Dzeraviaha // J. Phys. Commun. – 2018. – Vol. 2, № 1. – P. 015013 (14 p.). doi: 10.1088/2399-6528/aa8e26

15. Мнацаканов, Т.Т. Универсальный метод аналитической аппроксимации подвижности основных носителей заряда в полупроводниках в широком диапазоне температур и уровней легирования / Т.Т. Мнацаканов, М.Е. Левинштейн, Л.И. Поморцева, С.Н. Юрков // ФТП. – 2004. – Т. 38, № 1. – С. 56–60. doi: 10.1134/1.1641133

16. Воловичев, И.Н. Генерационно-рекомбинационные процессы в полупроводниках / И.Н. Воловичев, Ю.Г. Гуревич // ФТП. – 2001. – Т. 35, № 3. – С. 321–329. doi: 10.1134/1.1356153

17. Поклонский, Н.А. Дрейф и диффузия электронов по двухуровневым (трехзарядным) точечным дефектам в кристаллических полупроводниках / Н.А. Поклонский, А.И. Ковалев, С.А. Вырко // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2014. – Т. 58, № 3. – С. 37–43.

18. Bleichner, H. Temperature and injection dependence of the Shockley–Read–Hall lifetime in electron irradiated n-type silicon / H. Bleichner, P. Jonsson, N. Keskitalo, E. Nordlander // J. Appl. Phys. – 1996. – Vol. 79, № 12. – P. 9142–9148. doi: 10.1063/1.362585

19. Львов, В.С. Межцентровые переходы носителей заряда в частично разупорядоченном кремнии: эксперимент и обсуждение результатов / В.С. Львов, В.И. Стриха, О.В. Третяк, А.А. Шматов // ФТТ. – 1989. – Т. 31, № 11. – С. 206–213.

20. Березин, Ю.А. Метод расщепления для задач физики полупроводников / Ю.А. Березин, Н.Н. Яненко // Докл. Акад. наук СССР. – 1984. – Т. 274, № 6. – С. 1338–1340.

21. Ржевкин, К.С. Физические принципы действия полупроводниковых приборов / К.С. Ржевкин. – М. : МГУ, 1986. – 256 с.

22. Росадо, Л. Физическая электроника и микроэлектроника / Л. Росадо. – М. : Высш. шк., 1991. – 351 с.

23. Коршунов, Ф.П. Об акцепторных уровнях дивакансии в кремнии / Ф.П. Коршунов, В.П. Маркевич, И.Ф. Медведева, Л.И. Мурин // ФТП. – 1992. – Т. 26, № 11. – С. 2006–2010.

24. Schroder, D.K. Carrier lifetimes in silicon / D.K. Schroder // IEEE Trans. Electron Dev. – 1997. – Vol. 44, № 1. – P. 160–170. doi: 10.1109/16.554806

25. Маллер, Р. Элементы интегральных схем / Р. Маллер, Т. Кейминс. – М. : Мир, 1989. – 630 с.

26. Комаров, Б.А. Особенности отжига радиационных дефектов в кремниевых p–n-структурах: роль примесных атомов железа / Б.А. Комаров // ФТП. – 2004. – Т. 38, № 9. – С. 1079–1083. doi: 10.1134/1.1797482

27. Абакумов, В.Н. Безызлучательная рекомбинация в полупроводниках / В.Н. Абакумов, В.И. Перель, И.Н. Яссиевич. – СПб. : ПИЯФ РАН, 1997. – 376 с. doi: 10.1016/B978-0-444-88854-9.50002-3

28. Бургуэн, Ж. Точечные дефекты в полупроводниках. Экспериментальные аспекты / Ж. Бургуэн, М. Ланно. – М. : Мир, 1985. – 304 с. doi: 10.1007/978-3-642-81832-5

29. Емцев, В.В. Примеси и точечные дефекты в полупроводниках / В.В. Емцев, Т.В. Машовец. – М. : Радио и связь, 1981. – 248 с.

30. Милнс, А. Примеси с глубокими уровнями в полупроводниках / А. Милнс. – М. : Мир, 1977. – 564 с.

31. Шеховцов, Н.А. Дифференциальная емкость p+–p-перехода / Н.А. Шеховцов // ФТП. – 2012. – Т. 46, № 1. – С. 60–69. doi: 10.1134/S1063782612010174

32. Мурыгин, В.И. Аномальные зависимости барьерной емкости диода от напряжения смещения и температуры / В.И. Мурыгин, А.У. Фаттахдинов, Д.А. Локтев, В.Б. Гундырев // ФТП. – 2007. – Т. 41, № 10. – С. 1207–1213. doi: 10.1134/S106378260

33. Кюрегян, А.С. Напряжение лавинного пробоя p–n-переходов на основе Si, Ge, SiC, GaAs, GaP и InP при комнатной температуре / А.С. Кюрегян, С.Н. Юрков // ФТП. – 1989. – Т. 23, № 10. – С. 1819–1827.

34. Maes, W. Impact ionization in silicon: a review and update / W. Maes, K. De Meyer, R. Van Overstraeten // Solid-State Electron. – 1990. – Vol. 33, № 6. – P. 705–718. doi: 10.1016/0038-1101(90)90183-F

35. Ng, K.K. Complete guide to semiconductor devices / K.K. Ng. – New York : Wiley, 2002. – xxiv+740 p. doi: 10.1002/9781118014769


Для цитирования:


Поклонский Н.А., Ковалев А.И., Горбачук Н.И., Шпаковский С.В. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРЕМНИЕВОГО ДИОДА, СОДЕРЖАЩЕГО В СИММЕТРИЧНОМ p–n-ПЕРЕХОДЕ δ-СЛОЙ ТОЧЕЧНЫХ ТРЕХЗАРЯДНЫХ ДЕФЕКТОВ. Приборы и методы измерений. 2018;9(2):130-141. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-2-130-141

For citation:


Poklonski N.A., Kovalev A.I., Gorbachuk N.I., Shpakovski S.V. CALCULATION OF STATIC PARAMETERS OF SILICON DIODE CONTAINING δ-LAYER OF TRIPLE-CHARGED POINT DEFECTS IN SYMMETRIC p–n-JUNCTION. Devices and Methods of Measurements. 2018;9(2):130-141. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2220-9506-2018-9-2-130-141

Просмотров: 294


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)