用电学方法研究铒氧共掺入硅中引入的缺陷态

摘要

利用分子束外延系统（MBE）生长高浓度的掺铒硅样品,用电学方法对样品的缺陷态进行研究,结果表明铒氧共同掺入硅中引入施主缺陷.如果在p型硅中进行层状高浓度的铒氧掺杂以形成薄层反型层,样品表现出反常的电学特性：肖特基结构二极管电流电压特性的改变,电容随电压非单调性的变化,以及深能级瞬态谱（DLTS）测试中少子信号的出现,俘获系数的变化等.这些都是由样品中铒引入缺陷造成的.模拟计算了肖特基结构中存在高浓度薄层反型层情况下的能带图,电场分布图以及C-V曲线.计算结果表明反型层掺杂浓度很高的情况下费米能级钉扎在缺陷深能级上,深能级上电子占有率很高.随着偏压变化,深能级上电子占有率变化导致电子发射俘获,深能级位置可以通过DLTS谱进行测试,DLTS信号极性与常规DLTS信号相反,并且可以通过一次扫描同时得到俘获和发射过程信号.通过实验结果和模拟计算证明,在特定的条件下用DLTS方法是能够测试肖特基结构中的少子能级的.由DLTS谱和导纳谱结果求得铒氧在p型硅中引入施主深能级位于导带下0.40ev.这个施主能级在未掺氧的样品中没有发现,可以认为是氧的引入改变了铒周围的晶格场,形成类似络合物的结构.

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1研究掺铒硅的目的与意义

1.2研究铒在硅中引入缺陷态的历史与现状

1.3本论文采用的电学测试方法简介

1.3.1 C-V

1.3.2导纳谱

1.3.3DLTS

1.4本论文工作成果

第二章 原理

2.1掺铒硅材料发光原理

2.2在铒硅中掺氧的目的及作用

2.3铒在硅中形成的深能级缺陷及其对铒发光的影响

2.4铒在硅中形成的深能级缺陷对材料电学特性的影响

第三章 模拟计算

3.1计算原理

3.2模拟计算C-V曲线结果及分析

3.3 DLTS测试可行性分析

3.4导纳谱测试可行性分析

3.5模拟计算的说明

第四章 样品生长技术及测试系统

4.1样品制备

4.1.1样品生长前的清洗

4.1.2样品生长系统

4.1.3生长中结构的考虑和遇到的问题

4.2测试系统简介

4.2.1 C-V测试

4.2.2 DLTS测试

4.2.3 Admittance spectroscopy测试

第五章 实验结果及讨论

5.1样品结构

5.1.1样品生长条件

5.1.2 SIMS谱图

5.1.3 I-V测试结果

5.2 C-V测试结果分析

5.3导纳谱测试结果

5.4层状反型掺杂对DLTS谱的影响及讨论

5.4.1少子信号的出现

5.4.2固定反向偏压，改变脉冲电压的DLTS曲线

5.4.3固定脉冲电压，改变反向偏压的DLTS信号

5.4.4 DLTS俘获过程分析

5.4.5小结

5.5讨论

参考文献

论文发表

致谢

附录A：模拟计算肖特基势垒能带程序及说明

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