Моделирование радиационных эффектов в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. Иванков Ю.В - 23 стр.

UptoLike

накоплением отрицательного заряда в диэлектрике, что проявляется в сдвиге порогового напряжения МДП-
транзистора в сторону положительных потенциалов.
Подобное излучение (УФ кванты с энергией ближнего спектра) в МДП-структуре распространяется в
слое подзатворного окисла, который служит для него световодом, и направлено вдоль границы раздела
окисел-полупроводник. Оно вызывает надбаръерную фотоэмиссию электронов из валентной зоны подложки
в зону проводимости окисла. Инжектируемые электроны нейтрализуют положительно заряженные центры
электронного захвата в подзатворном диэлектрике, что приводит к сдвигу радиационно - измененных Q
0t
в
сторону положительных потенциалов вплоть до исходных значений . Следует отметить , что воздействие УФ
ближнего спектра не изменяет зарядового состояния диэлектрика, не подвергшегося радиационной
обработке, а процесс УФ -релаксации радиационно -индуцированного заряда в МДП-структуре не влияет на
его термостабильность .
5.Численное моделирование релаксационных процессов в облученной структуре металл-диэлектрик -
полупроводник
Туннельный механизм разрядки накопленного заряда в слое диэлектрика описывается решением
уравнения (15):
P(x,t)P(0,t)exp(exp(x)t)
t
=αβ,
(16)
где
α
и
β
- частотный и барьерный факторы , соответственно (ασ≡ h /16m
*
p
); β≡⋅m2
*
t
E/h ;
E
t
- высота барьера, m
*
- эффективная масса электрона.
Процесс термического отжига захваченного заряда описывается решением уравнения (20) и имеет вид:
t))kTEexp(ATexp(,0)P(Et),(EP
t
2
ttt
⋅=
, (21)
где T абсолютная температура, k константа Больцмана, E
t
энергия дырочного центра, A
феноменологический параметр , который зависит от природы дырочного центра. Процесс релаксации
накопленного радиационно - индуцированного заряда под действием УФ излучения описывается следующей
системой уравнений :
(
)
()
ERG
x
En
μ
x
n
D
t
n
nuvn
2
2
n
−+
⋅∂
+
=
,
(27)
нако п лением о т
                рицат
                    ельно го заря давдиэлектрике, что п ро я вляет
                                                                 ся всдвиг
                                                                         е п о ро гово г
                                                                                       о нап ряжения М Д П -
транзист
       о ра всторо нуп о ло ж ит
                               ельны х п о тенц иало в.

       П о до бно е излучение (У Ф кванты с энерг
                                                ией ближнего сп ектра) в М Д П -ст
                                                                                 руктуре расп ро страняет
                                                                                                        ся в
сло е п о дзат
             во рно го о кисла, ко торый служ итдля нег
                                                      о светово до м, и нап равлено вдо ль г
                                                                                           раниц ы раздела
о кисел-п о луп ро во дник. О но вызы ваетнадбаръ ерную фо тоэмиссию элект
                                                                         ро но визвалентно й зо ны п о дло жки
в зо нуп ро во димо сти о кисла. И нжект
                                       ируемые электро ны ней трализую тп о ло жит
                                                                                 ельно заря женные центры
электро нно г
            о захвата в п о дзатво рно м диэлектрике, что п риво дитк сдвиг
                                                                          урадиац ио нно -измененны х Q0t в
сторо нуп о ло жит
                 ельны х п о тенциало ввп ло т
                                             ьдо исхо дны х значений . Следуето тметить, что во здей ствие У Ф
ближнег
      о сп ектра не изм еня ет заря до во г
                                          о со стоя ния диэлектрика, не п о двергшег
                                                                                   о ся радиацио нно й
о брабо т
        ке, ап ро цесс У Ф -релаксац ии радиац ио нно -индуциро ванно г
                                                                      о заря да в М Д П -структуре не влия етна
ег
 о т
   ермо ст
         абильно сть.



5.Ч исл ен н ое модел ирован ие рел аксацион н ых процессов в обл уч ен н ой структуре метал л -диэл ектрик-
пол упроводн ик



          Т уннельный механизм разрядки нако п ленно г
                                                     о заря да в сло е диэлектрика о п исы вает
                                                                                              ся решением
уравнения (15):



          Pt (x, t) = P(0, t) ⋅ exp( − α ⋅ exp( −β ⋅ x) ⋅ t) ,                                   (16)




де α и β - част
г             от                                   ственно ( α
                ны й и барьерный факторы , со о твет                 ≡ h /16m *σ p ); β ≡ m * ⋅ ∆E t / 2h        ;

∆E t    - вы со т
                абарьера, m* - эффективная массаэлект
                                                    ро на.

П ро цесст
         ермическо г
                   о о тжиг
                          азахваченно г
                                      о заря дао п исы вает
                                                          ся решением уравнения (20) иимеетвид:



          Pt (E t , t) = P(E t ,0) ⋅ exp( − AT 2 ⋅ exp( − E t kT ) ⋅ t) ,                        (21)



г
де T – абсо лю тная т
                    емп ература, k – ко нст
                                          анта Бо льцмана, Et – энерг
                                                                    ия ды ро чно г
                                                                                 о ц ентра, A –
фено мено ло г
             ический п арамет
                            р, ко торы й зависит о т п риро ды дыро чно го ц ентра. П ро ц есс релаксац ии
нако п ленно г
             о радиацио нно -индуц иро ванно г
                                             о заря дап о д дей ствием У Ф излучения о п исы вается следую щ ей
сист
   емо й уравнений :



          ∂n      ∂2n            ∂(n ⋅ E )
             = D n 2 +μ                    +G uv − R n (E ) ,                                    (27)
          ∂t      ∂x               ∂x
                             n