Особенности омического контакта с ионно-индуцированным нанослоем p-GaAs

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Исследованы свойства металлического контакта со слоем p-GaAs толщиной ~8 нм, индуцированным низкоэнергетическими ионами Ar+ на пластине n-GaAs в результате конверсии типа проводимости (n → p). Металл наносили по стандартной технологии на поверхность полупроводника p-GaAs со слоем естественного оксида, частично восстановившимся при перемещении образца в напылительную установку. Для предотвращения металлизации нанослоя контакт не отжигали. Поэтому на границе раздела возникал барьер Шоттки и сохранялся остаточный оксидный слой. Тем не менее, вольт-амперные характеристики показали, что сформированный контакт является преимущественно омическим. Установлено, что высокая концентрация ионно-индуцированных дефектов радикально уменьшает ширину барьера Шоттки и обеспечивает туннелирование дырок и электронов валентной зоны полупроводника сквозь барьер в прямом и обратном направлениях соответственно. Показано, что ионная бомбардировка поверхности полупроводника p-GaAs позволяет получать омический контакт с любым металлом без отжига. Сделан вывод о том, что ионно-стимулированная модификация полупроводника и исключение отжига позволяют получать туннельный омический контакт с предельно тонким (~10 нм) нанослоем полупроводника p-GaAs, покрытым остаточным слоем естественного оксида.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. М. Микушкин

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Автор, ответственный за переписку.
Email: V.Mikoushkin@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Е. А. Маркова

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: V.Mikoushkin@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Д. А. Новиков

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: V.Mikoushkin@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Baca A.G., Ashby C.I.H. Ohmic contacts. // Fabrication of GaAs Devices. London, UK: IET, 2005. P. 179.
  2. Blank T.V., Gol’dberg Yu.A. // Semiconductors. 2007. V. 41. P. 1263. https://doi.org/10.1134/S1063782607110012
  3. Mikoushkin V.M., Bryzgalov V.V., Nikonov S.Yu., Solonitsyna A.P., Marchenko D.E. // EPL. 2018. V. 122. P. 27002. https://doi.org/10.1209/0295-5075/122/27002
  4. Mikoushkin V.M., Makarevskaya E.A., Brzhezinskaya M. // Appl. Surf. Sci. 2021. V. 539. P. 148273. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.148273
  5. Mikoushkin V.M., Makarevskaya E.A., Marchenko D.E. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 577. P. 151909. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.151909
  6. Макаревская Е.А., Новиков Д.А., Микушкин В.М., Калиновский В.С., Контрош Е.В., Толкачев И.А., Прудченко К.К. // Поверхность: Рентген. синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. Т. 10. С. 81. https://doi.org/10.31857/S1028096022100107
  7. Surdu-Bob C.C., Saied S.O., Sullivan J.L. // Appl. Surf. Sci. 2001. V. 183. P. 126. https://doi.org/10.1016/S0169-4332(01)00583-9
  8. Feng L., Zhang L., Liu H., Gao X., Miao Z., Cheng H.C., Wang L., Niu S. Characterization study of native oxides on GaAs(100) surface by XPS. // Proc. SPIE. Fifth International Symposium on Photoelectronic Detection and Imaging, Beijing, China. 2013. V. 8912. P. 89120N. https://doi.org/10.1117/12.2033679
  9. Mikoushkin V.M., Bryzgalov V.V., Makarevskaya E.A., Solonitsyna A.P., Marchenko D.E. // Semiconductors. 2018. V. 52. P. 2057. https://doi.org/10.1134/S1063782618160194
  10. Малевская А.В., Калиновский В.С., Ильинская Н.Д., Малевский Д.А., Контрош Е.В., Шварц М.З., Андреев В.М. // ЖТФ. 2018. Т. 88. Р. 1211. https://doi.org/10.21883/JTF.2018.08.46311.2591
  11. Haynes W.M. // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95th ed. London: CRC Press, Taylor & Francis, Boca Raton, 2014. 2704 p. https://doi.org/10.1201/b17118
  12. Ziegler J.F., Manoyan J.M. // Nucl. Instr. Meth. B. 1988. V. 35. P. 215. https://doi.org/10.1016/0168-583X(88)90273-X
  13. Streetman B.G., Banerjee S.K. Junctions. // Solid State Electronic Devices. 6th ed., Upper Saddle River, New York: Prentice-Hall, 2006. P. 154.
  14. Swaminathan V. // Bull. Mater. Sci. 1982. V. 4. P. 403. https://doi.org/10.1007/BF02748739
  15. Puska M.J. // J. Phys.: Condens. Matter. 1989. V. 1. P. 7347. https://doi.org/10.1088/0953-8984/1/40/010.
  16. Kuriyama K., Yokoyama K., Tomizawa K., Takeuchi T., Takahashi H. // Appl. Phys. Lett. 1992. V. P. 843. https://doi.org/10.1063/1.107763
  17. Hurle D.T.J. // J. Appl. Phys. 2010. V. 107. P. 121301. https://doi.org/10.1063/1.3386412
  18. Соболев Н.А., Бер Б.Я., Казанцев Д.Ю., Калядин А.Е., Карабешкин К.В., Микушкин В.М., Сахаров В.И., Серенков И.Т., Шек Е.И., Шерстнев Е.В., Шмидт Н.М. // Письма ЖТФ. 2018. Т. 44. С. 44. https://doi.org/10.21883/PJTF.2018.13.46326.17139
  19. Kittel C. // Introduction to solid state physics (8th ed.). New Jersey: Wiley, 2013. P. 680. https://kittel.pdf (elte.hu)
  20. Sze S.M. Physics of semiconductor devices. New York: John Wiley&Sons. 1981. P. 815. https://doi.org/10.1002/0470068329

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема формирования p–n перехода на поверхности пластины n-GaAs под действием пучка ионов Ar+ (а). Здесь λ — длина волны де Бройля электрона вершины валентной зоны; W — ширина барьера Шоттки; do — толщина частично восстановившегося слоя естественного оксида; d — толщина ионно-модифицированного слоя. Профиль распределения точечных дефектов, образующийся при бомбардировке GaAs ионами Ar+ с энергией Ei = 2500 эВ и флуенсом Q ~1×1014 см–2 (б). Толщина ионно-модифицированного слоя d = 2RP ~ 8 нм, где проекционная глубина RP соответствует максимуму плотности имплантированных ионов.

Скачать (26KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Слева — энергетическая диаграмма широкого (а, б) и узкого (в) барьеров Шоттки на p-GaAs в исходном состоянии (а) и при подаче обратного напряжения (б, в); металлический контакт справа — омический. Справа — схематичное изображение соответствующих ВАХ.

Скачать (29KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Профиль барьера Шоттки на ионно-модифицированном слое p-GaAs в сравнении с длиной волны де Бройля (стрелки) дырок (λH ~ 8 нм) и электронов валентной зоны (λe ~ 3 нм). Полная ширина барьера W = d = 2RP ~ 8 нм, плотность дефектов NS = 0.7 × 1019 см–3. Напряжение на контакте U = 0.

Скачать (13KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024