विशेषज्ञ की राय: इलेक्ट्रॉनिक्स में अर्धचालक सामग्री

इस वर्ष के मई में, सबसे सम्मानित वैज्ञानिक पत्रिकाओं में से एक "सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग आर" (प्रभाव कारक 15) , एक समीक्षा लेख हमारे प्रमुख वैज्ञानिक प्रोफेसर अलेक्जेंडर याकोवलेविच पॉलाकोव और कोरिया में चोनबुक नेशनल यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर यिंग-हिंग ली द्वारा प्रकाशित किया गया था
आलेख समूह III नाइट्राइड्स के गुणों पर दोषों के प्रभाव और इन दोषों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का अध्ययन करने के लिए तरीकों की चर्चा के लिए समर्पित था।
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हम यह भी ध्यान देते हैं कि भौतिक विज्ञान में 2014 का नोबेल पुरस्कार इस क्षेत्र में अग्रदूतों को प्रदान किया गया था, जापानी वैज्ञानिकों ए। अकासाकी, एच। अमनो, एस। नाकामुरा ने नीले ऑप्टिकल डायोड विकसित करने के लिए, जिससे उज्ज्वल और ऊर्जा की बचत करने वाले स्रोतों को पेश करना संभव हो गया, और विशाल की मान्यता के संकेत के रूप में। इस क्षेत्र का महत्व। लेकिन यह महज़ एक शुरुआत है। जल्द ही, हमारे रोजमर्रा के जीवन में, नाइट्राइड एलईडी लैंप पारंपरिक गरमागरम और फ्लोरोसेंट लैंप की जगह लेंगे।

हालांकि, जैसा कि हम व्यावहारिक जीवन में आगे बढ़ रहे हैं, दक्षता, विश्वसनीयता और विश्वसनीयता के सवाल तेजी से महत्वपूर्ण होते जा रहे हैंनाइट्राइड पर उपकरणों का काम। और यहां यह पता चला है कि हमें इन सामग्रियों और उपकरणों में संरचनात्मक दोषों से गंभीरता से निपटने और उनके अध्ययन के लिए नए तरीकों को विकसित करने की आवश्यकता है। अग्रणी अकादमिक प्रोफेसर ए.वाय. हमारे कॉर्पोरेट ब्लॉग के लिए विशेषज्ञ राय में इन और कई अन्य सवालों के जवाब देंगे डंडे

* मैं अपने पाठकों को चेतावनी देना चाहूंगा कि पूर्वगामी को समझने के लिए, इन क्षेत्रों में ज्ञान आवश्यक है।

अलेक्जेंडर
याकोलेविच पॉलाकोव विश्वविद्यालय: चोनबुक नेशनल यूनिवर्सिटी, दक्षिण कोरिया के
विजिटिंग प्रोफेसर, NUST "MISiS]
आवर्त सारणी के तीसरे समूह के नाइट्राइड्स मेंडेलीव एक आशाजनक अर्धचालक सामग्री है, जिसमें से निषिद्ध क्षेत्र, सिद्धांत में, उत्सर्जक और प्रकाश रिसीवर को 1.55 माइक्रोन से 0.2 माइक्रोन तक की तरंग दैर्ध्य प्राप्त करने के लिए अनुमति देता है, एक बहुत ही उच्च टूटने वाले वोल्टेज और एक बड़े आगे के साथ इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। बड़े बैंड गैप और उच्च बाध्यकारी ऊर्जा के कारण, नाइट्राइड-आधारित उपकरणों को, इसके विपरीत, सिलिकॉन, बहुत उच्च तापमान पर अच्छी तरह से काम करना चाहिए, विकिरण की विशाल खुराक का सामना करना चाहिए, और आक्रामक वातावरण के प्रति असंवेदनशील होना चाहिए। इन यौगिकों की क्षमता एक लंबे समय से पहले महसूस की गई थी, 70 के दशक के अंत में। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में दो बहुत महत्वपूर्ण कमियां थीं। सबसे पहले, पारंपरिक तरीकों से बल्क नाइट्राइड क्रिस्टल प्राप्त करना बहुत मुश्किल हो गया,व्यापक रूप से अन्य अर्धचालकों के लिए उपयोग किया जाता है। यह उच्च गलनांक, नाइट्रोजन वाष्प की उच्च अस्थिरता और पिघल में इसकी कम घुलनशीलता के कारण है। इसी समय, जब उन्होंने विदेशी सब्सट्रेट पर नाइट्राइड की परतें उगाने की कोशिश की, तो इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक डिवाइस बनाने के लिए आवश्यक एकल-क्रिस्टल एपिटैक्सियल फिल्मों को प्राप्त करना संभव नहीं था। दूसरे, प्रारंभिक स्तर पर प्रायोगिक अध्ययन से पता चला है कि इन अर्धचालकों में पी-प्रकार की चालकता प्राप्त नहीं की जा सकती है, और पी-प्रकार की परतों में इलेक्ट्रॉन सांद्रता बहुत अधिक है।इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक डिवाइस बनाने के लिए आवश्यक, विफल। दूसरे, प्रारंभिक स्तर पर प्रायोगिक अध्ययन से पता चला है कि इन अर्धचालकों में पी-प्रकार की चालकता प्राप्त नहीं की जा सकती है, और पी-प्रकार की परतों में इलेक्ट्रॉन सांद्रता बहुत अधिक है।इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक डिवाइस बनाने के लिए आवश्यक, विफल। दूसरे, प्रारंभिक स्तर पर प्रायोगिक अध्ययन से पता चला है कि इन अर्धचालकों में पी-प्रकार की चालकता प्राप्त नहीं की जा सकती है, और पी-प्रकार की परतों में इलेक्ट्रॉन सांद्रता बहुत अधिक है।

तीसरे समूह के नाइट्राइड्स की भौतिकी और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में तेजी से विकास जापानी वैज्ञानिकों ए। अकासाकी, एच। अमानो की खोजों के साथ शुरू हुआ और कुछ समय बाद, एस। नाकामुरा, जिन्होंने गैलिलीनॉइड की एकल-क्रिस्टल फिल्मों को प्राप्त करने और पी-टाइप या पी-टाइप के साथ इस सामग्री के डोपिंग नियंत्रित करने के तरीके खोजे। - चालकता की प्रवृत्ति। पहली समस्या को हल करने के लिएएक मूल तकनीक का उपयोग किया गया था, जब एल्यूमीनियम नाइट्राइड या गैलियम नाइट्राइड की एक बहुत पतली अनाकार परत को पहली बार एक कम तापमान पर एक विदेशी सब्सट्रेट (एकल क्रिस्टल नीलम) के लिए लागू किया जाता है, उच्च तापमान पर annealing द्वारा, यह परत recrystallizes, छोटे क्रिस्टलीय की बनावट में बदल जाता है, और एक परत पहले से ही उच्च तापमान पर उगाया जाता है। आवश्यक संरचना का नाइट्राइड। "सही" अभिविन्यास के साथ केवल कम अनाज की चयनात्मक पार्श्व वृद्धि के कारण क्रिस्टलीय पूर्णता में सुधार होता है। फिल्मों की संरचनात्मक पूर्णता में सुधार ने ऐसी फिल्मों में अवशिष्ट दाताओं की एकाग्रता को तेजी से कम करना संभव बना दिया। दूसरे कार्य का

समाधानस्थिर पी-प्रकार की चालकता प्राप्त करना संभव था जब यह पता चला कि इस दिशा में विफलताओं का मुख्य कारण स्वीकारकर्ताओं के साथ हाइड्रोजन परिसरों (हमेशा बढ़ी हुई फिल्मों में मौजूद) का बहुत कुशल गठन है। यह पता चला है कि यदि इन परिसरों को इलेक्ट्रॉन विकिरण द्वारा नष्ट कर दिया जाता है या उच्च तापमान पर नष्ट कर दिया जाता है, तो नाइट्राइड फिल्मों में छेद-प्रकार की चालकता को दृढ़ता से प्राप्त किया जा सकता है। उस क्षण से, सफलता के मुख्य घटक जगह में थे और बढ़ते नाइट्राइड और उन पर आधारित उपकरणों के लिए प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित होने लगी। इसके अलावा, यह पता चला है कि हेटेरोजंक्शन नाइट्राइड्स के पास एक बहुत ही दिलचस्प संपत्ति है। चूंकि, इसके विपरीत, सिलिकॉन या गैलियम आर्सेनाइड, जो क्यूबिक क्रिस्टल बनाते हैं, नाइट्राइड एक हेक्सागोनल जाली में क्रिस्टलीकृत होते हैं,एक मजबूत विद्युत ध्रुवीकरण क्षेत्र उनमें मौजूद है, जो हेटरोबाउंडरी पर दो अलग-अलग नाइट्राइड के गठन की ओर जाता है(उदाहरण के लिए, AlGaN / GaN) एक दो आयामी इलेक्ट्रॉन गैस परत के साथ एक बहुत ही उच्च सांद्रता, जो AlGaAs / GaAs heterojunctions की तुलना में बहुत अधिक है। इन दो-आयामी इलेक्ट्रॉनों की चालकता को एक Schottky डायोड का उपयोग करके बाहरी विद्युत क्षेत्र को लागू करके नियंत्रित किया जा सकता है।

इस प्रकार, विशाल चैनल चालकता के साथ क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर तैयार करना संभव है (जिसका अर्थ है कि वर्तमान को राज्य में किया जाता है), और यह इलेक्ट्रॉन स्रोत परत के विशेष डोपिंग के बिना प्राप्त किया जा सकता है, बस तथाकथित ध्रुवीकरण डोपिंग के कारण (AlGaAs / GaAs heterojunctions में), यह विशेष रूप से परत को दृढ़ता से डोप करने के लिए आवश्यक है। AlGaAs)।

परिणामस्वरूप, नाइट्राइड-आधारित उपकरणों की एक विस्तृत विविधता को रिकॉर्ड समय में विकसित और प्रदर्शित किया गया: कुशल एल ई डी, शक्तिशाली क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर, सूरज-अंधा फोटोडेटेक्टर (यानी रिसीवर जो पराबैंगनी विकिरण का जवाब देते हैं, लेकिन दृश्यमान प्रकाश के लिए नहीं) , और कम-हानि वाले रेक्टीफायर्स। राज्य में और बड़े टूटने वाले वोल्टेज में।
जैसा कि आप जानते हैं, तीसरे समूह ए। अकासाकी, एच। अमनो और एस। नाकामुरा के नाइट्राइड यौगिकों के भौतिकी के क्षेत्र में उनकी क्रांतिकारी खोजों के लिए विज्ञान और अभ्यास के लिए इन कार्यों के महान महत्व की मान्यता के रूप में पिछले साल भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला था।
हालांकि, यह तुरंत पता चला कि नाइट्राइड के गुण मौलिक रूप से अन्य अर्धचालकों के गुणों से अलग हैं। इस प्रकार, अव्यवस्था घनत्व (रैखिक संरचनात्मक गड़बड़ी जाली के मापदंडों और थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर के साथ-साथ संरचना में यांत्रिक तनाव की उपस्थिति) नाइट्राइड्स में, गैलियम आर्सेनाइड की तुलना में, परिमाण के पांच आदेश अधिक हैं, हालांकि, इस प्रणाली में। जल्दी से नीले वर्णक्रमीय क्षेत्र पर प्रभावी एल ई डी, और बाद में इंजेक्शन लेज़रों को प्राप्त करने में कामयाब रहे, हालांकि बाद के मामले में हमें अव्यवस्था के घनत्व को 109 से 107 सेमी -2 तक कम करने के तरीकों पर काम करना पड़ा एपिटैक्सियल अतिवृद्धि (ईएलओजी, एपिटैक्सियल लेटरल ओवरग्रोथ की अंग्रेजी संक्षिप्त नाम, चित्रा 1 में वर्णित विधि की चयनात्मकता , जो दिखाता है कि SiO2 स्ट्रिप्स द्वारा मुखौटे वाले क्षेत्रों पर पार्श्व विकास के कारण मर्मज्ञ अव्यवस्थाओं को कैसे फ़िल्टर किया जाता है)।

अंजीर। 1 हैएलओजी विधि का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व, जो एल ई डी और इंजेक्शन लेजर के लिए GaN परतों में अव्यवस्थाओं के घनत्व को कम करने की अनुमति देता है

AlGaN / GaN heterojunctions में, 1013 cm-2 के क्रम के दो-आयामी इलेक्ट्रॉन गैस का एक बड़ा घनत्व बहुत जल्दी प्राप्त किया गया था और एक दो-आयामी इलेक्ट्रॉन गैस की चालकता AlGaAs / GaAs heterojunctions से अधिक ध्रुवीकरण डोपिंग की तुलना में परिमाण का एक आदेश था। इसलिए AlGaN / GaN प्रणाली में किए गए फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (HEMTs) ने तुरंत उनके भारी फायदे साबित कर दिए। साधारण परिस्थितियों में, एल ई डी, इंजेक्शन लेसर्स, रेक्टिफायर्स, फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर परतों में मौजूदगी के प्रति संवेदनशील होते हैं और गहरे स्तरों वाले केंद्रों के इंटरफेस पर होते हैं जो वर्तमान वाहक को पकड़ सकते हैं।
ऐसा प्रतीत होता था कि नाइट्राइड्स की बहुत सही परतों, हेटेरोजंक्शंस और क्वांटम कुओं में, इन गहरे जालों का प्रभाव अत्यधिक उन्नत अर्धचालकों की तुलना में अधिक मजबूत नहीं होगा।
हालांकि, शुरुआती दौर में किए गए नाइट्राइड फिल्मों में गहरे स्तर के स्पेक्ट्रा का अध्ययन, उम्मीदों के विपरीत, गहरे केंद्रों की बहुत उच्च सांद्रता और किसी भी केंद्र के लेज़र, एलईडी और ट्रांजिस्टर की विशेषताओं के साथ किसी भी गंभीर संबंध का प्रदर्शन नहीं किया। एकमात्र दोष जो मापदंडों को प्रभावित करता था, अव्यवस्थाएं थीं । इसलिए, एक लंबे समय के लिए शोधकर्ताओं का ध्यान मुख्य रूप से परतों के एक सेट के साथ संरचनाओं को प्राप्त करने, डोपिंग के एक दिए गए स्तर, तेज विषम-सीमाओं और इस आवेदन के लिए स्वीकार्य अव्यवस्था घनत्व के स्तर पर केंद्रित था।

नाइट्राइड-आधारित एल ई डी में कुशल इलेक्ट्रोल्यूमिनेसिनेस प्राप्त करने की संभावना इस अवधि के दौरान InGaN ठोस समाधानों के स्पिनोडल क्षय से जुड़ी थी, और हरे वर्णक्रमीय क्षेत्र में इलेक्ट्रोल्यूमिनेसिस की कम क्वांटम उपज गाएन / InGaN क्वांटम कुओं में इण्डियम की उच्च एकाग्रता से जुड़ी थी और उत्सर्जन क्षेत्रों के एक बड़े आकार से समृद्ध थी। HEMTs के लिए, दृष्टिकोण ध्रुवीकरण डोपिंग का अनुकूलन करना था। इस अवधि के दौरान गहरे स्तरों के साथ दोषों की प्रकृति के अध्ययन को ज्ञान के संचय और सैद्धांतिक मॉडलों की भविष्यवाणियों के साथ तुलना करने का विशुद्ध रूप से वैज्ञानिक कार्य सौंपा गया था।

थोड़ी देर बाद यह पता चला कि सब कुछ इतना सरल नहीं है और गहरे केंद्र इस तथ्य पर ध्यान देने योग्य भूमिका निभाते हैं कि आणविक बीम एपिटॉक्सी (एमबीई) द्वारा बनाई गई एलइडी कभी भी एमओएस हाइड्राइड एपिथाइल द्वारा प्राप्त उपकरणों के तुलनीय दक्षता हासिल नहीं करती है। (MOCVD) कि गैर-ध्रुवीय एल ई डी की विशेषताओं (यानी, संरचनाओं पर तैयार किए गए एल ई डी जिसमें ध्रुवीकरण क्षेत्र शून्य या छोटे हैं) ध्रुवीय लोगों की तुलना में अधिक नहीं होते हैं (इस मामले में, इस तथ्य के कारण एक बड़े लाभ की उम्मीद की गई थी कि ध्रुवीकरण क्षेत्र क्वांटम कुओं में स्थानिक रूप से अलग इलेक्ट्रॉनों और छेदों और विकिरण पुनर्संयोजन की दक्षता को कम करना), और नाइट्राइड ध्रुवता के साथ एल ई डी की विशेषताएं (मुख्य हेक्सागोनल अक्ष की दिशा में विकसित हेक्सागोनल संरचना में, सी अक्ष, फिल्म की ऊपरी और निचली सतह अलग-अलग परमाणुओं के साथ समाप्त होती है, या तो समूह III का परमाणु (सबसे आम संस्करण) या नाइट्रोजन, अंजीर देखें 2। ) , सैद्धांतिक विचारों के विपरीत, गैलियम ध्रुवीयता वाले उपकरणों की तुलना में बहुत खराब है। यद्यपि इन सभी मामलों में प्रभावों के कारण काफी जटिल और विविध हैं, फिर भी यह निश्चित रूप से निकला है कि गहरे केंद्रों की बढ़ी हुई एकाग्रता बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है [1-4]।

अंजीर। गैलियम नाइट्राइड में नाइट्रोजन और गैलियम ध्रुवीयता और उनकी तैयारी के लिए तरीके

पिछले कुछ वर्षों में, कई परिस्थितियां सामने आई हैं, जिनसे हमें नाइट्राइड-आधारित एलईडी, लेजर और ट्रांजिस्टर संरचनाओं के व्यवहार में गहरे जाल की भूमिका में बहुत अलग रूप में देखा गया है।

सबसे पहले, यह माना जाता था कि उच्च-शक्ति एल ई डी के लिए गहरे जाल महत्वपूर्ण नहीं हो सकते हैं, क्योंकि ये उपकरण बहुत अधिक इंजेक्शन धाराओं पर काम करते हैं, जब सभी जाल संतृप्त होते हैं और उनका योगदान छोटा होता है। हालांकि, यह पता चला है कि ऑगर पुनर्संयोजन के प्रभाव के कारण (एक पुनर्संयोजन जिसमें ऊर्जा विकिरण में नहीं जाती है, लेकिन तीसरे कण में स्थानांतरित हो जाती है)और क्वांटम कुओं में वाहक विचलन, इंजेक्शन धाराओं को गंभीर रूप से सीमित करना होगा, ताकि गैर-विकिरण पुनर्संयोजन केंद्रों का योगदान बहुत ध्यान देने योग्य हो जाए। आंतरिक क्वांटम उपज के परिमाण के लिए बहुत बढ़ी हुई आवश्यकताओं की पृष्ठभूमि के खिलाफ, इस परिस्थिति का बहुत महत्व है।

दूसरे, हाल के वर्षों के विस्तृत संरचनात्मक अध्ययनों ने GaN / InGaN क्वांटम कुओं पर आधारित नीले एल ई डी में क्वांटम डॉट्स के स्थानीयकृत क्षेत्रों के गठन की पुष्टि नहीं की है, लेकिन प्रसार लंबाई (यानी, औसतन कि कोईquilibrium इलेक्ट्रॉनों और छेद पुनर्संयोजन के बिना यात्रा कर सकते हैं) के विस्तृत माप गैलियम नाइट्राइड और एलईडी के आधार पर यह अव्यवस्थाओं की निर्णायक भूमिका की पुष्टि नहीं करता है। फिर, स्वाभाविक रूप से, सवाल उठता है: क्या केंद्र गुणों को सीमित करते हैं?

तीसरे, गहरे स्तरों के स्पेक्ट्रा में नीले और हरे रंग के गैर-ध्रुवीय और ध्रुवीय एलईडी संरचनाओं में, कई गहरे केंद्र पाए गए जिनकी एकाग्रता क्वांटम दक्षता के साथ संबंधित है और गिरावट के दौरान बढ़ जाती है ([5] में इस मुद्दे की चर्चा देखें)। इसके अलावा, जब इन केंद्रों का गैर-विकिरण पुनर्संयोजन में योगदान को स्थानीयकृत सतह प्लास्मनों ([6] में समीक्षा देखें) के साथ बातचीत से दबाया जा सकता है, तो ल्यूमिनेसेंस दक्षता में तेजी से वृद्धि होती है।

अंत में, विषमलैंगिकों में क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए, वर्तमान पतन की घटना (यानी, निरंतर पूर्वाग्रह के साथ वर्तमान की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर एक ध्यान देने योग्य कमी) को लंबे समय से जाना जाता है, जो लंबे समय से एलएनजीएन बाधा सतह और गठन पर जाल द्वारा इलेक्ट्रॉनों के कब्जे से जुड़ा हुआ है। एक वर्चुअल गेट कहा जाता है (ये चार्ज किए गए जाल थोड़ी देर के लिए स्कूटी डायोड के प्रभावी क्षेत्र को बढ़ाते हैं और जिससे ट्रांजिस्टर के माध्यम से करंट कम होता है)। हालाँकि, यह हाल ही में पाया गया है कि ये जाल सतह पर इतने अधिक नहीं दिखते हैं जितने कि AlGaN / GaN इंटरफ़ेस के पास, कि इन जालों का सेट काफी सीमित है, और जाल स्वयं तब उत्पन्न होते हैं जब बड़े काम करने वाले धाराओं को सीटी के माध्यम से पारित किया जाता है या जब वे उच्च-ऊर्जा कणों से विकिरणित होते हैं (समीक्षा देखें) और [5] में संदर्भ)।

इस प्रकार, गैलियम नाइट्राइड (एल ई डी, ट्रांजिस्टर, रेक्टिफायर) पर आधारित उपकरण संरचनाओं में सीधे गहरे स्तर के स्पेक्ट्रा का अध्ययन करने का कार्य हाल ही में बहुत जरूरी हो गया है। हालांकि, इस समस्या को हल करने में, कई परिस्थितियों को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

सबसे पहले, नीले एल ई डी में भी बैंड गैप 2.7-2.8 ईवी है, ताकि बैंड गैप के बीच में पड़े केंद्रों की गहराई लगभग 1.4 ईवी हो, जबकि गहरे स्तर (आरएसजीएस) के कैपेसिटिव स्पेक्ट्रोस्कोपी के मानक तरीके में, यह केवल बड़ी कठिनाई के साथ संभव है। कैप्चर क्रॉस सेक्शन के अनुकूल मानों पर जोनों के किनारों से लगभग 1-1.2 eV से संबंधित रजिस्टर करें। यह संभव है, सिद्धांत रूप में, उच्च तापमान वाले क्रायोस्टैट्स का उपयोग करके दर्ज किए गए जाल की सीमा को 1.5-1.6 ईवी तक विस्तारित करना संभव है(देखें, उदाहरण के लिए, SiC के लिए [7] काम करते हैं) , लेकिन गैलियम नाइट्राइड पर आधारित उपकरणों के लिए, Schottky डायोड रिसाव गंभीर हो जाते हैं। यह प्रश्न यूवी स्पेक्ट्रल क्षेत्र में काम करने वाली संरचनाओं के लिए और व्यापक अंतराल वाले एलएनजीएन बैरियर के साथ क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर के लिए और भी अधिक तीव्र है। अतिरिक्त जटिलताओं को मैग्नीशियम स्वीकारकर्ताओं (0.18 ईवी) की बड़ी गहराई से भी बनाया जाता है, जो पीएन जंक्शनों पर माप को जटिल करता है। यूवी एल ई डी में एल्यूमीनियम के मोलर अंश में वृद्धि के साथ यह कठिनाई अभी भी उल्लेखनीय रूप से बढ़ जाती है। क्वांटम कुओं के साथ संरचनाओं में एक स्पष्ट टनलिंग भी एक गंभीर समस्या है (उदाहरण के लिए, [8, 9] और समीक्षा में बड़ी संख्या में संदर्भों के साथ एक विस्तृत चर्चा [5])। ट्रांजिस्टर संरचनाओं में, मेटास्टेबल दोषों की उपस्थिति गंभीर कठिनाइयों की ओर ले जाती है।(यानी दोष जिनकी स्थिति पृष्ठभूमि पर निर्भर करती है) ट्रांजिस्टर अवरोध में। स्पेक्ट्रा की माप के दौरान ये दोष थ्रेशोल्ड वोल्टेज को स्थानांतरित करते हैं। गिरावट मोड में ट्रांजिस्टर के लिए बड़ी श्रृंखला प्रतिरोध के कारण महत्वपूर्ण कठिनाइयां भी होती हैं [5]। (यह Schottky बाधा के तहत एक दो आयामी गैस परत की कमी के दौरान बंद होने पर प्रतिरोध में वृद्धि के साथ जुड़ा हुआ है, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है )

अंजीर। श्रृंखला प्रतिरोध (वृद्धि प्रतिरोध) में वृद्धि का संकेत देते हुए, AlGaN / GaN संरचना की HEMT समाई की आवृत्ति निर्भरता में "शेल्फ" की सीमा आवृत्ति में परिवर्तन

हाल ही में, कई कार्य प्रकाशित किए गए हैं जो आंशिक रूप से इन समस्याओं को हल करते हैं। विशेष रूप से, [१०] और हमारे कई अन्य कार्यों में, यह दिखाया गया था कि कैसे समाई के वर्णक्रमीय निर्भरता के वोल्टेज से माप में एक बाधा में गहरे जाल के मापदंडों को निर्धारित करना संभव है - कम तापमान पर एचईएमटी संरचनाओं की वोल्टेज विशेषताओं और संरचनाओं के प्रवेश स्पेक्ट्रा (यानी, माप से) तापमान विभिन्न आवृत्तियों पर धारिता और चालकता के निर्भरता)एक ही काम में और कई अन्य कार्यों में, मल्टी-फिंगर गेट के साथ ट्रांजिस्टर संरचनाओं पर सीधे आरएसजीयू स्पेक्ट्रा के माप का वर्णन किया गया है (चित्र 4 में चित्र सचित्र है)।

अंजीर। AlGaN / GaN ट्रांजिस्टर का मल्टी-फिंगर गेट, जो मानक RSGU विधि द्वारा संरचना के विभिन्न भागों में गहरे स्तर के स्पेक्ट्रा के मापन की अनुमति देता है।

एक प्रवाहकीय बफर पर तैयार संरचनाओं के मामले में, बाद की विधि सिद्धांत रूप में, बाधा में स्थित जाल को और ट्रांजिस्टर के बफर में अलग करने की अनुमति देती है। कई कार्यों में (उदाहरण के लिए, [ 11, 12 ] देखें) , वर्तमान आरएसजीयू के दो संस्करणों को ट्रांजिस्टर संरचनाओं के संबंध में वर्णित किया गया है, जो ट्रांजिस्टर की बाधा परत में और गेट और नाली के बीच की सतह पर जाल को अलग करने की अनुमति देते हैं। डीप-लेवल स्पेक्ट्रा को मापने के लिए और कई क्वांटम कुओं के साथ और ट्रांजिस्टर संरचनाओं में एलईडी संरचनाओं में स्तरों की स्थिति का निर्धारण करने के लिए एक अन्य विधि एक कैपेसिटिव स्पेक्ट्रोस्कोपी विधि के संयोजन पर आधारित है, जिसमें यह मानक आरएसयू में स्कैन किया गया तापमान नहीं है, लेकिन रोमांचक प्रकाश (डीएलओएस विधि) की तरंग दैर्ध्य है। और इन मापों को समाई-वोल्टेज विशेषताओं के वर्णक्रमीय निर्भरता के माप के साथ जोड़ा जाता है(देखें, उदाहरण के लिए, [१३, १४])

हाल ही में, हमने एक कैपेसिटिव RSGU विधि विकसित की है जो विभिन्न आवृत्तियों पर माप की अनुमति देता है और इस प्रकार ट्रांजिस्टर में श्रृंखला प्रतिरोध के प्रभावों को कम करता है। विधि का एक ठोस कार्यान्वयन विभिन्न लागू स्रोत - स्पेक्ट्रा में नाली को मापना भी संभव बनाता है - इसलिए, इंटरफ़ेस और सतह जाल को काफी कुशलता से भेदने के लिए [15]। अंजीर। 5 जांच की गई संरचना को दिखाता है, और अंजीर में। चित्रा 6 से पता चलता है कि 1 मेगाहर्ट्ज से 10 किलोहर्ट्ज़ तक परीक्षण संकेत की आवृत्ति में कमी संरचना के इंटरफ़ेस पर 0.3 ईवी के एक अतिरिक्त केंद्र की पहचान करना और श्रृंखला प्रतिरोध के प्रभाव को कम करके अन्य केंद्रों की एकाग्रता को सही ढंग से निर्धारित करना संभव बनाती है।

अंजीर। जांच की गई संरचना


अंजीर। आरएसजीयू ट्रांजिस्टर संरचना के स्पेक्ट्रा को गेट वोल्टेज के विभिन्न मूल्यों और परीक्षण सिग्नल की विभिन्न आवृत्तियों पर मापा जाता है

ट्रांजिस्टर में वर्तमान पतन के लिए जिम्मेदार जाल की विशेषताओं का विश्लेषण करने और इन जालों के स्थानिक स्थान का निर्धारण करने के लिए एक सामान्य दृष्टिकोण [16, 17] (कई अन्य लोगों के बीच) में वर्णित है और हमारी समीक्षा में विस्तार से चर्चा की गई है [5]। ये सभी अध्ययन हमारी परियोजना का विषय हैं।

अतिरिक्त सामग्री (फ़ुटनोट्स)
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Source: https://habr.com/ru/post/hi384811/


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