Электрофизические методы исследования МДП-структур. Часть 2. Бормонтов Е.Н. - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

29
2. Механизмы релаксации инверсионного слоя
Сразу после того как установилось состояние глубокого
обеднения структуры , можно с высокой степенью достоверности
считать , что подвижные носители заряда на поверхности раздела
отсутствуют. Как отмечалось, с течением времени происходит
генерация электронно- дырочных пар, и генерируемые неосновные
носители заряда (электроны ) расходуются на образование
инверсионного слоя у поверхности, тогда как основные носители
заряда (дырки) нейтрализуют отрицательный объемный заряд
ионизированных акцепторов на границе обедненного слоя . В результате
толщина обедненного слоя уменьшается , стремясь к квазиравновесному
значению , а у поверхности формируется квазиравновесный инверсионный
слой . Время, необходимое МДП- структуре для перехода из состояния
глубокого обеднения в состояние инверсии, называется временем
релаксации инверсионного слоя T
inv
и определяется скоростью
генерации электронно - дырочных пар.
Для детального анализа переходного состояния МДП-структуры
необходимо совместно решать уравнение Пуассона и зависящее от
времени уравнение непрерывности, в которое входит скорость процесса
генерации- рекомбинации. Этот метод , однако, весьма трудоёмок и
предполагает численное решение с помощью ЭВМ системы
дифференциальных уравнений с частными производными. Более
простым, но дающим верное понимание существа дела методом , о
котором здесь пойдет речь, является независимое рассмотрение
важнейших источников образования неосновных носителей и выделение
физических параметров, определяющих время релаксации.
Можно выделить следующие важнейшие источники генерации
неосновных носителей , образующих инверсионный слой (на рис.2
различные источники и области генерации обозначены соответствующими
цифрами): генерация в обедненном слое через ловушки с уровнем
энергии внутри запрещенной зоны (1); тепловая генерация на границе
раздела , обусловленная поверхностными генерационными центрами (2);
диффузионный ток на краях обедненной области (3); объёмная
генерация в краевой области ОПЗ (4); поверхностная генерация в
краевой области (5). Кроме того, в сильных полях могут возникать
дополнительные, «полевые» механизмы генерации неосновных носителей
заряда такие, как ударная генерация в ОПЗ, термополевая эмиссия и др.
Рассмотрим определяющие механизмы релаксации инверсионного
слоя и их отличительные характеристики. 
                                    29


            2. М ехан изм ы релаксац ии ин версион н ого слоя

      Сразу после того как установилось состоя ние глуб окого
об еднения структуры , мож но с вы сокой степенью             достоверности
считать, что подвиж ны е носители заря да на поверхности раздела
отсутствую т. К ак отмечалось, с течением времени происходит
генерация электронно-ды рочны х пар, и генерируемы е неосновны е
носители заря да (электроны )           расходую тся    на      об разование
инверсионного слоя у поверхности, тогда как основны е носители
заря да (ды рки) нейтрализую т отрицательны й об ъ емны й              заря д
ионизированны х акцепторов на границе об едненного слоя . В результате
толщ ина об едненного слоя уменьш ается , стремя сь к квазиравновесному
значению , а у поверхности ф ормируется квазиравновесны й инверсионны й
слой. В ремя , необ ходимое М Д П - структуре для перехода из состоя ния
глуб окого об еднения в состоя ние инверсии, назы вается временем
релаксации инверсионного слоя Tinv и            определя ется     скоростью
генерации электронно-ды рочны х пар.
      Д ля детального анализа переходного состоя ния М Д П -структуры
необ ходимо совместно реш ать уравнение П уассона и завися щ ее от
времени уравнение непреры вности, в которое входит скорость процесса
генерации-рекомб инации. Э тот метод, однако, весьма трудоёмок и
предполагает численное реш ение с помощ ью                 ЭВМ      системы
диф ф еренциальны х      уравнений с частны ми производны ми. Более
просты м, но даю щ им верное понимание сущ ества дела методом, о
котором здесь пойдет речь, я вля ется         независимое рассмотрение
важ нейш их источников об разования неосновны х носителей и вы деление
ф изических параметров, определя ю щ их время релаксации.
      М ож но вы делить следую щ ие важ нейш ие источники генерации
неосновны х носителей, об разую щ их инверсионны й слой (на рис.2
различны еисточники и об ласти генерации об означены соответствую щ ими
циф рами): генерация в об едненном слое через ловуш ки с уровнем
энергии внутри запрещ енной зоны (1); тепловая генерация на границе
раздела, об условленная поверхностны ми генерационны ми центрами (2);
диф ф узионны й ток на края х об едненной об ласти (3); об ъ ёмная
генерация в краевой об ласти О П З (4); поверхностная генерация в
краевой об ласти (5). К роме того, в сильны х поля х могут возникать
дополнительны е, «полевы е» механизмы генерации неосновны х носителей
заря датакие, как ударная генерация в О П З, термополевая эмиссия и др.
     Рассмотрим определя ю щ ие механизмы релаксации инверсионного
слоя и их отличительны ехарактеристики.

Страницы