Академия наук республики узбекистан

3.3. Некоторые электрические свойства твердого раствора
Как известно, приборные характеристики гетеропереходов в основном определяются механизмом токопрохождения в них. С этой точки зрения изучение вольтамперной характеристики (ВАХ) новых гетеропереходных структур и влияния на них различных внешних факторов является одной из актуальных задач.
В данном параграфе приводятся результаты исследования ВАХ новых гетероструктур .
Как отмечено выше указанные структуры были получены жидкофазной эпитаксией слоев на кремниевых подложках дырочного типа проводимости кристаллографически направленных по [111] с разориентацией из индиевого раствора расплава по методике, описанной в параграфе 2.4, в едином технологическом цикле.
Исследование состава полученных структур, при помощи микро- анализатора «САМЕСА» показало, что при определенном технологическом режиме на начальном этапе на подложке кремния кристаллизуется буферный слой начиная с кремния. Далее промежуточный слой постепенно переходит в варизонный слой твердого раствора , с содержанием фосфида индия, увеличивающимся вдоль направления роста и достигающим на поверхности структуры чистого InP. Это подтверждается также результатами исследований спектра
фотолюминесценции поверхности указанных структур (§ 3.4).
Однозондовые измерения косых шлифов структур показали, что выращенные слои твердых растворов по всей толщине имеют электронный тип проводимости, хотя удельное сопротивление и концентрация носителей слоев сильно зависит условий роста и меняется соответственно интервале и .
Коэффициент Холла и Холловская подвижность . Далее исследованием косых шлифов полученных структур методами сопротивления растекания и термозондом показали, что между подложкой кремния и эпитаксиальным слоем твердого раствора находится слой твердого раствора дырочного типа проводимости с концентрацией носителей и толщиной . Следовательно, измеренная вольтамперная характеристика фактически соответствует структуре . Измерения ВАХ указанных структур проводились в температурном интервале 300-400 K.
Результаты измерения представлены на рис 3.4. Как видно из рис.3.4 в прямой ветви ВАХ гетероструктур наблюдаются два последовательных участка, которые можно аппроксимировать в виде двух зависимостей:
и (3.1)
В исследуемых нами структурах параметры и А соответственно имели значение 2.413 и 5.031. Изменение наклона первого участка с увеличением температуры свидетельствует о наличии туннельного механизма токопрохождения в гетероструктурах.

Рис. 3.4. ВАХ структур , при температурах 1- 400 K, 2-370 K, 3- 300 K.


Следовательно, можно предположить, что в исследуемых структурах при малых напряжениях превалирует туннельный ток, который с увеличением напряжения переходит в рекомбинационный через граничные состояния [101]. Коэффициенты выпрямления образцов в зависимости от режима роста изменялись в интервале 10-300. Обратный ток при этом описывается зависимостью
(3.2)


где B-константа и m – имеет значение от 1.85 до 2.2 для разных образцов.
На основе известных и определенных параметров структуры сделана попытка, построить зонную диаграмму структуры . Поскольку в буферном слое содержание германия плавно увеличивается вдоль направления роста, а также ширина ее запрещенной зоны уменьшается, то следует ожидать, что твердый раствор будет играть роль омического контакта в структуре. Так как следующий элемент структуры имеет электронный тип проводимости, то гетеропереход образуется между этим элементом и слоем . Вероятно токопрохождение в структурах определяется этим гетеропереходом. Зная значения электронного сродства, работы выходов и разрывы в валентной зоне и в зоне проводимости а, также анализируя механизм токопрохождения, можно построить зонную диаграмму, которая приведена на рис.3.5.





Рис.3.5. Зонная диаграмма структур .





С целью изучения влияния рентгеновского излучения на электрические характеристики гетероструктур исследовано влияние рентгеновского излучения на ВАХ структур. Рентгеновское облучение образцов проводились на установке УРС - 55. При этом ток и напряжение медного анода составляли 15 мВ и 40 кВ соответственно. Интенсивность излучения около 300 рентген/сек. Время экспозиции варьировалась в интервале 1-3 часа. Облучение проводилось со стороны InP. Результаты измерений представлены на рис. 3.6. Как видно рентгеновское облучение в указанных диапазонах не оказывают существенного влияния ни на величину электропроводности, ни на механизм токопрохождения гетероструктур. Тем самым подтверждается устойчивость изучаемых структур к воздействию радиации.




Рис.3.6. Влияние рентгеновского облучения на ВАХ структур. (1- необлученные образцы, 2- время экспозиции 1- час, 3- время экспозиции 3- часа.)