Фотоэлектрические свойства нитрида алюминия

Категория реферата: Рефераты по физике
Теги реферата: диплом вуза, решебник мордкович
Добавил(а) на сайт: Ирма.

Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 | Следующая страница реферата

1.3. Электрические свойства AlN.

AlN – прямозонный материал с большой шириной запрещенной зоны. В ранней литературе этот материал считался непрямозонным, что позже не подтвердилось. Некоторые численные параметры приведены ниже:
Подвижность: [pic] [1] при Т=290 К

Нитрид алюминия является весьма полезным материалом для использования его при высоких температурах. Он слабо подвержен окислению на воздухе при температурах выше 6000С, а также устойчив к воздействию кислот, расплавленных металлов и водяных паров. Таким образом, AlN может применяться в высокотемпературных полупроводниковых устройствах. В статье
[4] приводятся результаты экспериментов по измерению температурной зависимости проводимости AlN при высоких температурах. В экспериментах использовался чистый (>99%) AlN, измерения проводились на постоянном и переменном токе в атмосфере азота при давлении от 1 до 10-5 атмосферы.
Образцы поликристаллического AlN были получены методом электрического разряда и спрессованы в графитовом тигле при температуре 16000С в атмосфере азота.

Зависимость удельной проводимости AlN в широком интервале температур при давлении азота равном 1 атм., приведена на рисунке 1.3.1. При температуре ниже 6500С сильное влияние на результаты оказывают примеси и проводимость на границах зерен.

Таблица 1.3.1. Значения энергий наиболее важных переходов в AlN [3].
|Переход |Энергия (эВ) |
| |Расчетные данные |Экспериментальные данные|
|Г6-Г1 |6.06 |5.88 (поглощение) |
|([pic]) | |6.1 (отражение) |
|Г1-Г1 (//) |5.31 |5.74 (поглощение) |
|Г5-Г3 |9.3 |9.2 (отражение) |
|U3-U3 |8.5 |- |
|U4-U3 |8.9 |- |
|M4-M3 |9.8 |- |
|H3-H3 |10.1 |10.1 (отражение) |

Таблица 1.3.3. Проводимость AlN [6]
|?, Ом-1, |Т,К |Примечания |
|см-1 | | |
|10-3 ... |290 |Примесные кристаллы р-типа (синего |
|10-5 | |цвета) |
|10-11 ... |300 |чистые кристаллы (бесцветные или с |
|10-13 | |оттенком желтого |

Таблица 1.3.4. Энергия активации проводимости AlN [6].
|EA, эВ |Т, К |Примечания |
|0,17 |400 ...|поликристалл, измерения при |
| |700 |постоянном и переменном (1592 Гц) |
| | |токе |
|1,82 |950 ...|чистый монокристалл |
| |1300 | |
|0,5 |менее |чистый монокристалл |
| |300 | |
|1,4 |300 ...| |
| |450 | |

[pic]

Рисунок 1.3.1. Проводимость от обратной температуры для AlN [4].

Поведение примесей в нитриде алюминия в настоящее врем в достаточной степени не изучено. Все же попытки получить AlN р-типа проводимости с низким сопротивлением оказались неудачными, что теоретически не является неожиданным.

Анализ состава слоев проводили с помощью различных методов: резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия (РОР), рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), масс-спектрометрии вторичных электронов (МСВИ), искрового анализа. Наиболее гибкой и достаточно чувствительной оказалась электронная Оже-спектроскопия (ЭОС), поэтому она применяется наиболее широко. Используемая во многих работах ИК- спектроскопия имеет существенные ограничения.

Основными примесями в слоях нитрида алюминия являются кислород и углерод. В частности, установлено, что в приповерхностном слое AlN концентрация кислорода может сильно возрастать (рис. 1.3.2.). Глубина обогащенного кислородом подслоя ( с концентрацией до 25%) колебалась от 0.5 до 15 нм. Наличие такого подслоя, естественно, сказывается на характеристиках приборов на основе AlN.

Отмечалось влияние примесей на степень люминесценции и на степень кристаллического совершенства слоев. Кислород влияет на микроструктуру слоев, диффундирует по границам зерен, если таковые имеются, и поэтому послойный анализ текстурированных и поликристаллических слоев в условиях ионного травления не вполне корректен. Даже малые концентрации кремния в нитриде алюминия нарушали кристалличность материала и приводили к образованию ?-AlN с другими параметрами решетки. Легирование монокристаллических слоев с целью повышения проводимости затруднено.

[pic]

Рисунок 1.3.2. Распределение элементов в слое нитрида алюминия по результатам Оже-спектроскопии [14].

ГЛАВА 2. Получение нитрида алюминия и методика экспериментов.

2.1. Получение пленок AlN.

Ионно-химическое распыление. Эта технология используется для осаждения различных оксидов (SiO2), нитридов (AlN, Si3N4, TiN) и карбидов (SiC, TiC).
В основу положено распыление мишени в реакционном газе и протекание реакций с образованием соединений на поверхности мишени, на подложке или в пространстве “мишень-подложка”, где вероятность последнего мала. Два других процесса могут протекать одновременно. Скорость осаждения и доля газовой компоненты в пленке в сильной степени зависят от изменения потока реакционного газа. Обычно выделяют три области: область малых потоков, область больших потоков и переходная область в которой возникают гистерезисные петли, где зависимость параметров разряда от потока газа становится неоднозначной, и зависящей, к тому же, от направления изменения потока. В этом случае процесс становится нестабильным, что приводит к осаждению слоев неоднородного состава и с невоспроизводимыми свойствами.
Избавиться от этого нежелательного эффекта можно двумя способами. В первом случае процесс осаждения ведут в условиях повышенных потоков реакционных газов, обеспечивающих образование сплошного слоя соединения на металлических мишенях. Такие режимы отличаются стабильностью и высокой воспроизводимостью свойств осаждаемых пленок. Другим способом является введение обратной связи по потоку реакционного газа.
Принцип действия магнетронной распылительной системы иллюстрирует рис.
2.1.1. Основными элементами устройства являются катод-мишень, анод и магнитная система. Силовые линии магнитного поля замыкаются между полюсами магнитной системы. При подаче постоянного напряжения между мишенью и анодом возникает неоднородное электрическое поле и возбуждается аномальный тлеющий разряд. Наличие замкнутого магнитного поля у распыляемой поверхности мишени позволяет локализовать плазму разряда непосредственно у мишени.
Эмитированные с катода электроны захватываются магнитным полем, и им сообщается сложное циклоидальное движение по замкнутым траекториям у поверхности мишени. Электроны оказываются в ловушке создаваемой с одной стороны магнитным полем, возвращающим электроны на катод, а с другой - поверхностью мишени, отталкивающей их. В этой ловушке электроны циклируют до тех пор пока не произойдет несколько ионизирующих столкновений, в результате которых электрон теряет полученную от электрического поля энергию. Таким образом, большая часть энергии электрона прежде чем он попадает на анод, используется на ионизацию и возбуждение, что значительно увеличивает эффективность процесса ионизации и приводит к возрастанию концентрации положительных ионов у поверхности мишени. Это в свою очередь обусловливает увеличение интенсивности ионной бомбардировки мишени и значительный рост скорости распыления, а следовательно, и скорости осаждения пленок. Помимо этого МРС обладает рядом специфических свойств, основными из которых являются снижение рабочего давления, а также отсутствие бомбардировки подложки высокоэнергетическими вторичными электронами.

В результате были получены образцы, конфигурация которых представлена на рисунке 2.1.2.
|[pic] |
| |
|Рис. 2.1.1. Механизм ионно-плазменного распыления нитрида алюминия в |
|магнетронной распылительной системе. |

[pic]

Рисунок 2.1.2. Конфигурация образца нитрида алюминия. (Размеры даны в миллиметрах)

1—контактол; 2 – пленка нитрида алюминия; 3 – алюминиевые контакты

2.2. Измерение вольт-амперных характеристик.

Измерения вольт-амперных характеристик проводились с помощью установки, электрическая схема которой приведена на рисунке 2.2.1.
Установка состоит из следующих элементов:
Образец, помещенный в измерительную головку;
Регулятор напряжения;
Источник постоянного напряжения на базе источника постоянного тока Б5-50;
Вольтметр-электрометр универсальный В7-30;

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: лечение пяточной шпори, реферат на тему вода.

Предыдущая страница реферата | 1 2 3 4 5 6 7 | Следующая страница реферата

Рефераты | Рефераты по физике | Фотоэлектрические свойства нитрида алюминия

Фотоэлектрические свойства нитрида алюминия

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки

Категории:

Разделы сайта