Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 110 стр.

     Выбор металла или сплава, электроосаждаемого на полупроводник зависит от требо-
ваний, предъявляемых к получаемой структуре. Природа металла (сплава), наносимого на
такие полупроводники как германий, кремний, арсенид галлия и т. п., не оказывает того оп-
ределяющего влияния на ВАХ, в частности, на высоту барьера, которое следует из сущест-
вующих в физике полупроводников теорий униполярной проводимости.
     При изготовлении омических контактов предпочтение отдают, во-первых, пластичным
металлам, чтобы избежать механических напряжений и нарушений, во-вторых, элементам
легирующей примеси полупроводника или элементам, находящимся с ней в одной группе
периодической системы. Для р-типа это обычно индий, цинк, кадмий, олово, свинец и их
сплавы, для n-типа – сурьма, висьмут, теллур без или в сплаве с оловом, серебром, золотом.
     При создании выпрямляющих контактов на полупроводниках (германий, кремний, арсе-
нид галлия и т.п.), в основном n-типа, предпочитают электроосаждение тугоплавких металлов и
сплавов, устойчивых к токовым перегрузкам и имеющих невысокий коэффициент линейного
расширения, близкий к таковому у полупроводника. Прежде всего, это никель, хром, платиновые
металлы, сплавы никеля с вольфрамом, рением и т. п.
      Критерии выбора условий электроосаждения приведены в п. 3.4.2. Следует отметить
влияние кристаллографической ориентации монокристаллов на оптимальное значение плотности
катодного тока и связанное с ней перенапряжение выделения металла. Для элементных полупро-
водников это обусловлено разной плотностью связей атомов на различных гранях, а для по-
лупроводниковых соединений – ещё и разным видом его атомов.
      В [29, 30] при электроосаждении никеля на арсенид галлия п-типа из электролита 5,
приведённого в таблице 3.1, найдено, что перенапряжение выделения никеля больше: на по-
верхности (111)В, в темноте, при меньшей концентрации носителей. То же наблюдается в слу-
чае прямых ветвей вольтамперных характеристик контактов металл – арсенид галлия n-типа. Объ-
яснение – наличие ОПЗ в полупроводнике, сопротивление которой уменьшается с увеличением
концентрации носителей и при освещении полупроводника.


      3.6. ВОЛЬТАМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНТАКТОВ
      ПОЛУПРОВОДНИКА С ЭЛЕКТРООСАЖДЁННЫМ МЕТАЛЛОМ

     3.6.1. О физической теории выпрямления на контакте МП
        В п. 10 раздела «Элементы физики полупроводников» уже отмечалось, что теории и
практике контактов металл – полупроводник (МП) посвящена обширная литература, например
[31-33]. В п. 10 также приведены исходные положения физической теории униполярной прово-
димости: 1) при непосредственном контакте металла с полупроводником высоту его барьера Фb
(эВ) определяет контактная разность потенциалов, которая возникает из-за различий в работе
выхода электрона из полупроводника и металла; 2) вследствие низкой концентрации носителей
в полупроводнике, например n-типа, вблизи его поверхности при обмене зарядами с металлом
образуется область пространственного заряда (ОПЗ), истощённая носителями зарядов (барьер
Шоттки), особенно при обратном смещении напряжения на диоде ([31], гл. 5).
        В физике полупроводников различают два типа переноса носителей заряда через кон-
такт МП: 1) для невырожденного полупроводника – обычный надбарьерный перенос (термо-
электронная эмиссия), преобладающий при температуре около 300 К; 2) для вырожденного
полупроводника – туннелирование электронов сквозь энергетический барьер [31]. Для опи-
сания вольтамперных характеристик (ВАХ) контактов металла с полупроводниками n-типа,
имеющими высокую подвижность электронов (Ge, Si, GaAs и др.) и умереннную концентра-
цию донорной примеси используют уравнение (61), соответствующее диодной теории Бете.
Экстраполяцией участка прямой ветви ВАХ, линейной в координатах lg i – U, до U = 0 мож-
но определить ток насыщения (запорный ток, предельный обратный ток) Ilo или его плотность
ilo, а используя уравнение (64) (см. п. 10) – высоту барьера Φb. Из наклона этого участка b =
= ∆U/∆ lg I определяется коэффициент неидеальности β = b/bo, где bо = 0.0592 В при Т = 298 К.

                                            110