Введение
Глава 1. Исследование электрофизических характеристик эпитаксиальных GaAs структур субмикронных полупроводниковых приборов при радиационном воздействии 23
1.1. Дефектообразование и ионизация в полупроводниковых мате риалах и субмикронных полупроводниковых структу рах 25
1.1.1. Источники радиационного излучения 26
1.1.2. Ионизация полупроводников при радиационном воздействии. Функция распределения электронов, ионизированных при радиационном воздействии 27
1.1.3. Особенности метода численного моделирования движения первичных атомов в полупроводниковых структурах 32
1.1.4. КРД в GaAs и Si при облучении быстрыми нейтронами 38
1.1.5. Неоднородности распределения дефектов в кластере 41
1.1.6. Неоднородности распределения СКРД при нейтронном облучении 43
1.2. Процесс стабилизации КРД в GaAs 44
1.2.1. Процесс формирования стабильного КРД 44
1.2.2. Измерения размеров стабильных КРД в GaAs и Si 50
1.2.3. Характеристики области пространственного заряда СКРД в GaAs 52
1.3. Комплексное исследование изменения параметров GaAs полу проводниковых структур и приборов при облучении быстрыми час- 56 тицами и гамма-квантами
1.3.1. Характеристики полупроводников при радиационном облучении (общие положения) 57
1.3.2. Исследуемые образцы 60
1.3.3. Измерительная аппаратура 62
1.3.4. Методики проведения измерений 63
1.3.5. Определение электрофизических характеристик полу проводниковых структур субмикронных ПТШ 64
1.3.6. Радиационные дефекты в полупроводниковых структурах субмикронных ПТШ 69
1.3.7. Токовая спектроскопия глубоких уровней в структуре GaAs ПТШ 71
1.3.8. Исследования характеристик протонированной GaAs структуры 82
Выводы кЛ главе 87
Глава 2. Моделирование движения носителей заряда в субмикронных GaAs полупроводниковых структурах при протонном, гамма и нейтронном воздействии 89
2.1. Использование метода Монте-Карло для анализа транспорта но сителей заряда в GaAs субмикронных структурах при радиацион ном воздействии 91
2.1.1. Алгоритм метода Монте-Карло 91
2.1.2. Апробация модели электронного транспорта в необлу-ченном материале 96
2.1.3. Учет радиационного воздействия 99
2.2. Результаты моделирования транспорта носителей заряда в GaAs субмикронных структурах при радиационном воздействии 108
2.2.1. Точечные дефекты 108
2.2.2. Субкластеры радиационных дефектов 112
2.2.3. Перенос электронов в субмикронных структурах при гамма-облучении 117
2,3. Квазигидродинамическое приближение для моделирования процессов в субмикронных GaAs полупроводниковых приборах при ионизирующем и дефектообразующем действии радиации 121
Выводы ко 2 главе 128
Глава 3. Теоретические и экспериментальные исследования радиационных эффектов в GaAs субмикронных полевых транзисторах с затвором Шоттки 130
3.1. Разработка и апробация квазигидродинамической модели для расчета статических и высокочастотных параметров субмикронных транзисторов 131
3.1.1. Квазигидродинамическая модель субмикронного полевого транзистора с затвором Шоттки 131
3.1.2. Апробация квазигидродинамической модели для расчета электронного транспорта в GaAs ПТШ при дефектообразующем радиационном воздействии 139
3.2. Высокочастотные шумы квазибаллистических полевых транзи сторов при нейтронном облучении 146
3.2.1. Конструкция и характеристики квазибаллистического ПТШ 146
3.2.2. Моделирование транспорта электронов в канале транзистора 149
3.2.3. Анализ радиационной стойкости квазибаллистичбеского ПТШ 154
3.3. Отрицательная дифференциальная проводимость и высокочастотная генерация в квазибаллистических полевых транзисторах прирадиационном воздействии 156
3.3.1. Отрицательная дифференциальная проводимость квазибаллистического ПТШ 156
3.3.2. Исследование процессов генерации в баллистическом полевом транзисторе при радиационном воздействии 167
Выводы к 3 главе 171
Глава 4. Неравновесные процессы на границах раздела металл- полупроводник в субмикронных GaAs полевых транзисторах с затвором Шоттки 173
4.1. Эффекты усиления мощности дозы и флюенса радиационного воздействия в субмикронных структурах полевых транзисторов 174
4.1.1. Эффект усиления мощности дозы в случае облучения многослойных структур рентгеновским излучением 174
4.1.2 Эффект усиления флюенса на границе раздела двух сред с различными сечениями взаимодействия с нейтронным излучением 183
4.2. Образование наноразмерных включений в канале квазибалли стического полевого транзистора при радиационном облучении 186
4.2.1. Образцы 189
4.2.2. Моделирование эффекта усиления флюенса и неодно родности распределения КРД в канале транзистора 190
4.2.3. Моделирование характеристик квазибаллистических транзисторов при нейтронном облучении 195
4.2.4. Экспериментальные результаты изменения параметров длиннозатворных ПТШ после облучения 198
4.2.5. Улучшение характеристик баллистического ПТШ с 30 нм затвором при нейтронном облучении 200
4.2.6. Формирование КО при облучении V-ПТШ нейтронами 204
4.3. Нанометровая модификация канала квазибаллистического тран зистора методом электродинамической локализации оптического излучения 211
4.3.1. Описание электродинамического метода локализации оптического излучения 212
4.3.2. Теор етические оцен ки 213
4.3.3. Описание эксперимента 216
4.3.4. Результаты эксперимента 216
Выводы к 4 главе 220
Глава 5. Влияние радиационных технологических процессов на радиа ционную стойкость GaAs субмикронных полевых транзисторов 222
5.1. Влияние технологических процессов изготовления субмикрон ных полевых транзисторов на их отказы при радиационном воздей ствии 224
5.1.1. Выгорание полевых транзисторов с затвором Шоттки (ПТШ) 224
5.1.2. Внезапные отказы 225
5.1.3. Постепенная деградация параметров 227
5.1.4. Пути повышения стабильности параметров субмикронных ПТШ 242
5.2. Влияние ионно-лучевого геттерирования на радиационную стойкость субмикронных полевых транзисторов 245
5.2.1. Сопоставление процессов геттерирования в Si и GaAs структурах 245
5.2.2. Эффект дальнодействия при радиационных воздействиях на полупроводниковые структуры субмикронных GaAs ПТШ 254
5.2.3. Идентичность процессов дальнодействующего геттерирования при ионном и лазерном облучении транзисторных структур 261
5.2.4. Радиационная стойкость GaAs полевых транзисторов с затвором Шоттки после ионно-лучевого геттерирования 264
Выводы к 5 главе 269
Заключение 271
Литература ^76
