Моделирование радиационных эффектов в структурах металл-диэлектрик-полупроводник. Иванков Ю.В - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

ПС этому соответствуют два широких пика, c максимами вблизи E
v
+0,35 эВ
и E
v
+0,75 эВ , где E
v
- энергетическое положение потолка валентной зоны
кристалла Si.
Механизмом генерации ПС в процессе облучения МДП-структуры
является разрыв напряженных Si-O связей на границе раздела Si-SiO
2
,
обеспечивающий переход атомов в энергетически более выгодное
положение. Результатом такой перестройки является , например,
одновременное образование P
b
и NOHC- центров.
Следует отметить , что генерация ПС не всегда завершается с
прекращением облучения , а может продолжаться длительное время после
радиационного воздействия (сотни часов при T=300 K). Основной причиной
долговременной генерации ПС в облученных МДП-структурах считается
наличие водорода в окисной пленке. Водород неотъемлемо присутствует в
слоях SiO
2
МДП-структур в концентрациях не менее 10
17
см
-3
. Во «влажном»
окисле он преимущественно связан с кислородом в форме
≡−SiOH
3
, в
«сухом» окисле - с кремнием :
≡−SiH
3
. В результате облучения происходит
радиолитическая реакция высвобождения атомарного водорода:
≡−→≡−•+SiOHSiOH
hν
0
(влажный окисел ) (3а)
≡−→≡•+SiHSiH
hν
0
(сухой ок
исел) (3b)
Образовавшийся атомарный водород вступает в следующие реакции :
HHH
002
+→
(3c)
HSiOSiOHH
2
0
+−→+
•
(3d)
HSiOSiOH
0
+−•→
(3e)
HSiSiHeизSiSiSiH
0
3
3
2
+−−+→−•+()
(3f)
Здесь (3c) - реакция димеризации атомного водорода в молекулу; (3d),
(3e) - реакции взаимодействия молекулярного и атомарного водорода с
немостиковым кислородом, определяющие процессы диффузии H
2
и H
0
,
соответственно ; (3f) - реакция образования ПС на границе раздела. Наличие
электрона в левой части уравнения (3f) отражает тот факт, что реакция
образования ПС имеет место только при положительном потенциале на
затворе.
Генерация радиационных дефектов на границе Si-SiO
2
связана с
разрывом напряженных Si-O связей и переходом ионизированных атомов в
новое пространственное положение, соответствующее уменьшению
потенциальной энергии решетки. Вероятность восстановления разорванной
связи тем выше, чем меньше отличается новое положение атомов от
исходного , то - есть чем менее напряженной являлась исходная связь. 
П С это мусо о тветствую тдваширо ких п ика, c максимам и вблизи Ev +0,35 эВ
и Ev+0,75 эВ , где Ev - энергетическо е п о ло ж ение п о то лка валентно й зо ны
кристаллаSi.
        М еханизмо м г  енерац ии П С в п ро цессе о блучения М Д П -структуры
я вля ется разры в нап ря ж енны х Si-O свя зей на г      ранице раздела Si-SiO2 ,
о бесп ечиваю щ ий п ерехо д ато мо в в энерг          етически бо лее вы годно е
п о ло ж ение. Результато м       тако й    п ерестро й ки я вля ется , нап ример,
о дно временно е о бразо вание Pb и NOHC- центро в.
        Следует о тметить, что г      енерация П С не всег       да завершается с
п рекращ ением о блучения , а мо ж ет п ро до лж аться длительно е врем я п о сле
радиац ио нно г о во здей ствия (со тни часо вп ри T=300 K). О сно вно й п ричино й
до лг о временно й г  енерации П С в о блученны х М Д П -структурах считается
наличие во до ро дав о кисно й п ленке. В о до ро д нео тъ емлемо п рисутствуетв
сло я х SiO2 М Д П -структур вко нцентрация х не менее 1017 см -3 . В о «влаж но м »
о кисле о н п реим ущ ественно свя зан с кисло ро до м в фо рме ≡ Si3 − O H , в
«сухо м » о кисле - с кремнием : ≡ Si3 − H . В результате о блучения п ро исхо дит
радио литическая реакция вы сво бо ж дения ато марно г    о во до ро да:
                             hν              0
               ≡ Si − OH → ≡ Si − O • + H                  (влаж ны й о кисел) (3а)
                          hν           0
               ≡ Si − H → ≡ Si • + H                        (сухо й о кисел)   (3b)
О бразо вавший ся ато марны й во до ро двступ аетвследую щ ие реакц ии:
              H0 + H0   → H 2                                                  (3c)
             H 2 + Si − O • 
                            → SiOH + H 0                                         (3d)
                                                                H 0 + Si − O • 
                                                                               → SiOH
                                                                                  (3e)
                           H 0 + Si3 − Si − H + e ( изSi) 
                                                          → Si3 − Si • + H 2
                                         (3f)
       Здесь (3c) - реакция димеризац ии ато мно г    о во до ро да в мо лекулу; (3d),
(3e) - реакции взаимо дей ствия мо лекуля рно го и ато марно г         о во до ро да с
немо стико вы м кисло ро до м,    о п ределя ю щ ие п ро цессы диффузии H2 и H0 ,
со о тветственно ; (3f) - реакция о бразо вания П С на г  ранице раздела. Н аличие
электро на в лево й части уравнения (3f) о траж ает то т факт, чт          о реакция
о бразо вания П С имеет место то лько п ри п о ло ж ительно м п о тенц иале на
затво ре.
        Генерация радиац ио нны х дефекто в на г          ранице Si-SiO2 свя зана с
разры во м нап ря ж енны х Si-O свя зей и п ерехо до м ио низиро ванны х ато мо в в
но во е п ро странственно е п о ло ж ение, со о тветствую щ ее уменьшению
п о тенц иально й энергии решетки. В еро я тно сть во сстано вления разо рванно й
свя зи тем вы ше, чем меньше о тличается но во е п о ло ж ение ато мо в о т
исхо дно г о , то -есть чем менее нап ря ж енно й я вля лась исхо дная свя зь.

Страницы