Электрофизические методы исследования МДП-структур. Часть 2. Бормонтов Е.Н. - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

11
)(Q)(QQ
SSSSSCинд
Ψ∆Ψ∆ +=
)VV(CVCQQ
SFBgiiiGинд
Ψ
∆
∆
∆
−
−
−
=
−
=
−
=
2.6. Определение энергетического спектра поверхностных состояний
При изменении управляющего напряжения на затворе МДП-
структуры вблизи поверхности полупроводника индуцируется заряд,
который делится между ОПЗ полупроводника и поверхностными
состояниями
. (29)
С другой стороны , исходя из условия электрической нейтральности, имеем
. (30)
Тогда, подставляя (30) в (29), для изменения заряда в ПС получим следующее
выражение
. . . (31)
С помощью соотношения (31) можно построить так называемую кривую
захваченного заряда ∆Q
SS
(Ψ
S
) и в результате её графического
дифференцирования получить зависимость спектральной плотности
поверхностных состояний D
SS
от поверхностного изгиба зон Ψ
S
:
. (32)
Значение D
SS
(ψ
S
)
соответствует тем поверхностным состояниям, которые находятся вблизи
уровня Ферми при поверхностном потенциале ψ
S
. В связи этим от
зависимости D
SS
(ψ
S
) можно перейти к энергетическому распределению
D
SS
(E), сопоставляя каждому значению ψ
S
величину энергии
SBSBiF
qqqEEE
ψ
ϕ
ψ
+
=
+
−
=
)(
. (33)
Теперь, рассмотрев общие вопросы определения энергетического
распределения ПС, рассмотрим методы , основанные на обработке вольт-
фарадных характеристик МДП-структур.
2.6.1. Дифференциальный метод Термана
Дифференциальный метод определения плотности поверхностных
состояний основан на том , что поверхностные состояния , не давая вклада в
высокочастотную ёмкость МДП-структуры , тем не менее искажают форму
вольт-фарадной характеристики, сдвигая и растягивая её вдоль оси
напряжений . Это происходит потому, что часть индуцированного внешним
полем заряда успевает захватиться на ПС, что приводит к увеличению
q
C
1
d
dV
q
C
d
Qd
q
1
dE
dQ
)(D
SC
S
g
i
SS
SS
SS
SS
SSS
−
−=−==
ψψ
∆
ψ
)(Q)VV(C)(Q
SSCSFBgiSSS
ΨΨΨ∆ −−−−=
                                         11

      2.6. О пределениеэнергетического спектраповерхностны х состоя ний

     П ри изменении управля ю щ его напря ж ения на затворе М Д П -
структуры     вб лизи поверхности полупроводникаиндуцируется заря д,
которы й делится меж ду О П З      полупроводника и поверхностны ми
состоя ния ми
                       ∆Qин д = QSC (ΨS ) + ∆QSS (ΨS ) .        (29)

С другой стороны , исходя изусловия электрической нейтральности, имеем

           ∆ Qин д = − ∆ QG = − C i ∆ Vi = − C i ( V g − V FB −Ψ S ) .      (30)

Т огда, подставля я (30) в (29), для изменения заря дав П С получим следую щ ее
вы раж ение

                 ∆Q SS (Ψ S ) = −C i ( V g − V FB −Ψ S ) − Q
                                                           . SC (Ψ S. ) .    (31)

     С помощ ью соотнош ения (31) мож но построить так назы ваемую кривую
захваченного заря да ∆QSS (ΨS) и в результате её граф ического
диф ф еренцирования получить зависимость спектральной плотности
поверхностны х состояний DSS отповерхностного изгибазонΨS :
                    .      (32)
                         dQSS    1 d∆QSS Ci  dVg         C
           DSS ( ψ S ) =      =−         =        − 1  − SC
                         dESS    q dψ SS   q  dψ S         q Значение DSS
                                                                (ψS       )
соответствует тем поверхностны м состоя ния м, которы е находя тся вб лизи
уровня Ф ерми при поверхностном потенциале ψS . В свя зи этим от
зависимости DSS (ψS ) мож но перейти к энергетическому распределению
DSS(E), сопоставля я каж дому значению ψS величину энергии
                  E = ( E F − Ei )B + qψ S = qϕ B + qψ S .             (33)

    Т еперь, рассмотрев об щ ие вопросы определения энергетического
распределения П С, рассмотрим методы , основанны е на об раб отке вольт-
ф арадны х характеристикМ Д П -структур.

                   2.6.1. Д иф ф еренциальны й метод Т ермана

     Д иф ф еренциальны й метод определения плотности поверхностны х
состоя ний основан натом, что поверхностны есостоя ния , недавая вкладав
вы сокочастотную ёмкость М Д П -структуры , тем неменееискаж аю т ф орму
вольт-ф арадной характеристики, сдвигая и растя гивая её вдоль оси
напря ж ений. Э то происходит потому, что часть индуцированного внеш ним
полем заря да успевает захватиться на П С, что приводит к увеличению

Страницы