Введение
Глава 1. Обзор литературы .8
1.1. Фторид кальция и структуры на его основе 8
1.1.1. Фторид кальция как диэлектрический материал 8
1.1.2. Технология формирования слоев фторида кальция на кремнии 9
1.1.3. Приборы с эпитаксиальными пленками фторидов 11
1.2. МДП-системы с тонким диэлектриком, МДП-инжектор 14
1.2.1. Принципы функционирования туннельных МДП-структур 14
1.2.2. Инжекция горячих электронов в туннельных МДП-структурах 19
1.3. Технологические, технические и программные средства 22
1.3.1. Молекулярно-лучевая эпитаксия: общая информация 22
1.3.2. Базовые сведения о применяемых измерительных методиках 23
1.3.3. Программное обеспечение для моделирования МДП-приборов 25
Глава 2. Изготовление туннельных структур Au/CaF2/Si(111) и измерительные средства для их комплексной диагностики 28
2.1. Выращивание и общий анализ качества тонких пленок CaF2 28
2.1.1. Важнейшие технологические особенности 28
2.1.2. Анализ топографии поверхности пленки фторида 30
2.1.3. Вид изготовленных образцов МДП-структур 35
2.1.4. Диагностика электрической прочности слоев CaF2 36
2.2. Экспериментальные установки 37
2.2.1. Измерение электрических характеристик МДП-структур 37
2.2.2. Измерение оптических характеристик МДП-структур 43
Глава 3. Моделирование процессов туннельного переноса заряда через слой CaF2 в МДП-системах 48
3.1. Общий подход к расчету электрических характеристик туннельной .
. МДП-структуры 48
3.1.1. Расчет вольт-амперных кривых: основные задачи и подзадачи 48
3.1.2. Универсальная схема алгоритма 52
3.1.3. Моделирование фототранзисторного эффекта 55
3.1.4. Учет флуктуации толщины диэлектрика. Эффективная толщина 57
3.2. Случай туннелирования через очень широкозонный изолятор 58
3.3. Особенности вычисления туннельного тока в МДП-структуре . с кристаллическим диэлектриком на кремнии (111) 59
3.3.1. Специфика ситуации. Ранее применявшиеся подходы 59
3.3.2. Учет сохранения поперечной компоненты волнового вектора 61
3.3.3. Упрощенная формула для вероятности туннелирования 65
3.4. Использование промышленных симуляторов .66
3.4.1. Актуальность задачи адаптации программ для случая CaF2 66
3.4.2. Детали работы с симулятором MINIMOS-NT 67
3.4.3. Моделирование транспорта равновесных и неравновесных носителей 70
Глава 4. Электрофизические характеристики структур Au/CaF2/Si(111) 75
4.1. Вольт-фарадные характеристики 75
4.2. Статические вольт-амперные характеристики: свидетельство туннельного . транспорта с сохранением поперечной компоненты волнового вектора 76
4.2.1. Общий вид характеристик в широком диапазоне напряжений 76
4.2.2. Измеренные и рассчитанные вольт-амперные кривые 80
4.2.3. О возможной бистабильности системы Au/CaF2/n-Si(111) 84
4.2.4. Применение симуляторов для расчета диодных МДП-структур с CaF2 .85
4.3. Анализ изменения ВАХ при токовой перегрузке структуры с CaF2 87
4.3.1. Трансформации характеристик при длительном протекании тока 87
4.3.2. Пробой структуры Au/CaF2/Si(111) 90
4.4. Реакция туннельных структур Au/CaF2/Si(111) на внешнее освещение 91
4.4.1. Общие положения. Процедура измерений. Определение фототока 91
4.4.2. Фототранзисторный эффект в структурах на основе n-Si 94
4.4.3. Фотодиодное поведение структур на основе p-Si 100
4.5. МДП-структура с CaF2 как затворная секция полевого транзистора 101
4.5.1. Выходные характеристики транзистора с CaF2 (расчет) 102
4.5.2. Неравновесное туннелирование в МДП-транзисторе с CaF2 (расчет) 103
Глава 5. Исследование электролюминесценции структур Au/CaF2/p-Si(111) 107
5.1. Цели проведения измерений люминесценции туннельных МДП-структур 107
5.1.1. Исследование свойств МДП-инжекторов с тонкими диэлектриками 107
5.1.2. Модель эмиссии фотонов кремниевой МДП-структурой 108
5.2. Выбор типа легирования тестовых образцов 110
5.3. Определение спектрального состава излучения и обработка данных 111
5.3.1. Основные экспериментальные проблемы при детектировании 111
5.3.2. Свечение за счет «термализованнной» рекомбинации зона-зона 116
5.3.3. Измерения интенсивности излучения для различных длин волн 117
5.4. Люминесценция деградировавшей МДП-структуры с CaF2 120
Заключение 122
Список публикаций
