Физические основы микроэлектроники. Попов В.Ф. - 58 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 57 Изгиб зон у поверхности полупроводника n-типа при отрицательном заряжении поверхности
Рис. 58 Схема МДП структуры
Явления изменения поверхностной проводимости полупроводника под действием поперечного электрического поля
называют эффектом поля. Оно широко используется для исследования поверхностных состояний, позволяя определять
величину заряда, захваченного этими состояниями, их плотность, глубину залегания и т.д.
10.12 Поверхностная рекомбинация
Среди быстрых поверхностных состояний можно выделить центры прилипания, размещающиеся вблизи дна зоны
проводимости и потолка валентной зоны, и центры рекомбинации, располагающиеся вблизи середины запрещенной зоны.
Наличие поверхностных центров рекомбинации делает возможным протекание рекомбинации через эти центры. Такую
рекомбинацию называют
поверхностной. В чистых кристаллах, в которых концентрация объемных центров мала,
поверхностная рекомбинация может приобрести важную роль, особенно в образцах малой толщины.
Рассмотрим полупроводник, в запрещенной зоне которого имеются поверхностные рекомбинационные центры. Пусть в
этом полупроводнике генерируются неравновесные носители заряда. Обозначим избыточную концентрацию их вблизи
поверхности через
s
n∆ и
s
p∆ . Наличие на свободной поверхности полупроводника рекомбинационных центров, т.е. стока
для неравновесных носителей, приводит к возникновению направленных потоков носителей к поверхности,
пропорциональных их избыточной концентрации: потока электронов
sn
nsqj
∆
=
/ и потока дырок
sp
psqj
∆
=/ , где
pn
jj , –
электронная и дырочная составляющие тока, текущего к поверхности. В условиях равновесия, когда ток через поверхность
равен нулю, потоки электронов и дырок к поверхности равны друг другу и равны числу носителей
Rs
n ежесекундно
рекомбинирующих на единице поверхности полупроводника
ssRshn
psnsnqjqj
∆
=
∆
=
=
=
// .
Отсюда находим
sRssRs
pnnns ∆
=
∆
=
// . (10.23)
Из (10.23) видно, что коэффициент пропорциональности s равен отношению числа избыточных носителей, ежесекундно
рекомбинирующих на единице поверхности полупроводника, к концентрации их в поверхностном слое. Он имеет
размерность скорости и называется
скоростью поверхностной рекомбинации неравновесных носителей.
Скорость поверхностной рекомбинации зависит от поверхностного изгиба зон
s
ϕ
(рис. 59). При
s
ϕ
= 0 скорость
поверхностной рекомбинации достигает максимального значения. При больших положительных значениях
s
ϕ
концентрация
электронов в зоне проводимости резко уменьшается, вследствие чего резко падает скорость поверхностной рекомбинации
(правая ветвь кривой, рис. 59). При высоких отрицательных значениях
s
ϕ
в валентной зоне поверхностного слоя
практически отсутствуют дырки, вследствие чего скорость поверхностной рекомбинации также становится низкой (левая
ветвь кривой, рис. 59). Кривую (рис. 59) называют
рекомбинационным колоколом.
Скорость поверхностной рекомбинации весьма чувствительна к состоянию поверхности. Адсорбция на этой
поверхности посторонних молекул может резко изменить потенциал поверхности
s
Φ
и тем самым скорость поверхностной
рекомбинации. Механическая обработка поверхности (шлифовка, полировка и др.), нарушая кристаллическую структуру
поверхностного слоя, приводит к возникновению большого

Страницы