Малосигнальная электрическая схема диода Шоттки по данным микроволновой спектрометрии
Резник А.Н.
1, Востоков Н.В.1
1Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия

Email: reznik@ipm.sci-nnov.ru, vostokov@ipm.sci-nnov.ru
Поступила в редакцию: 26 марта 2025 г.
В окончательной редакции: 23 июня 2025 г.
Принята к печати: 23 июня 2025 г.
Выставление онлайн: 29 июля 2025 г.
Методом микроволновой вольт-импедансной спектроскопии исследованы однородный n-Si и структурированный n-GaAs образцы с системой концентрических барьерных контактов на поверхности. По измерениям в диапазоне частот f=0.01-67 ГГц с латеральным разрешением 20-50 мкм для образца Si восстановлены спектры комплексного импеданса Z(f,U) (U - напряжение смещения на контакте). По спектрам определены электрофизические характеристики полупроводника - тип, концентрация и подвижность свободных носителей заряда, удельная электропроводность, контактная разность потенциалов. В диапазоне 0.1-20 ГГц обнаружено избыточное сопротивление и перепад емкости C(f-> 0)>C(f->бесконечность) контакта Шоттки. Предложена малосигнальная электрическая схема контакта Шоттки, характеризуемая двумя временными масштабами - низкочастотным tau_l=(0.5-1)· 10-9 с и высокочастотным tau_h=(3-4)· 10-11 с. В дополнение к выполненным ранее исследованиям измерен микроволновой спектр Z(f,U=0) при нагреве образца GaAs до температуры T=100 oС и на низких частотах 102-106 Гц с проходом по температуре T=77-345 K. По совокупности всех исследований выдвинутая ранее гипотеза о связи наблюдаемых микроволновых эффектов с перезарядкой глубоких состояний (ловушек) не нашла подтверждения. Предложена другая интерпретация, связывающая эффекты с особенностями транспорта носителей заряда в обедненном слое контакта Шоттки. Обсуждаются возможности физического обоснования этого механизма. Ключевые слова: микроволновый диапазон, зондовая станция, импеданс, полупроводник, барьерный контакт, электрофизические характеристики, транспорт носителей, избыточное сопротивление.
- S.M. Sze, K.K. Ng. Physics of semiconductor devices. 3rd ed. (Johen Wiley and Sons, Inc., 2007)
- D.K. Schroder. Semiconductor material and device characterization. 3rd ed. (John Wiley and Sons, Inc., 2006)
- А.Н. Резник, Н.К. Вдовичева. ЖТФ, 89 (11), 1813 (2019)
- А.Н. Резник, Н.В. Востоков, Н.К. Вдовичева, В.И. Шашкин. ЖТФ, 90 (11), 1944 (2020)
- А.Н. Резник, Н.В. Востоков. ЖТФ, 92 (3), 492 (2022)
- А.Н. Резник, Н.В. Востоков. ФТП, 57 (3), 169 (2023)
- A. Rumiantsev, R. Doerner. IEEE Microwave Mag., 14 (7), 46 (2013)
- A.Rumiantsev. On Wafer Calibration Techniques Enabling Accurate Characterization of High-Performance Silicon Devices at the mm-Wave Range and Beyond (Denmark, River Publishers, 2019)
- A. Imtiaz, T.M. Wallis, P. Kabos. IEEE Micrwave Mag., 15, 52 (2014)
- S. Berweger, T.M. Wallis, P. Kabos. IEEE Micrwave Mag., 21 (10), 36 (2020)
- Z. Chu, L. Zheng, K. Lai. Ann. Rev. Mater. Res., 50 (1), 105 (2020)
- A. Tseliov. IEEE Micrwave Mag., 21 (10), 72 (2020)
- C.T. Sah, V.G.K. Reddi. IEEE Trans. Electron Dev., 11, 345 (1964)
- E. Schibli, A.G. Milnes. Solid-State Electron., 11, 323 (1968)
- W.G. Oldham, S.S. Naik. Solid-State Electron., 15, 1085 (1972)
- M. Beguwala, C.R. Crwell. Solid-State Electron., 17, 203 (1974)
- G. Vincent, D. Bois, P. Pinard. J. Appl. Phys., 46, 5173 (1975)
- J.L. Pautrat, B. Katirciogly, N. Magnea, D. Bensahel, J.C. Pfister, L. Revoil. Solid-State Electron., 23, 1159 (1980)
- А.В. Мурель, В.Б. Шмагин, В.Л. Крюков, С.С. Стрельченко, Е.А. Суровегина, В.И. Шашкин. ФТП, 51 (11), 1538 (2017)
- М. Хибель. Основы векторного анализа цепей (М., Изд. дом МЭИ, 2009). [M. Hiebel. Fundamentals of Vector Network Analysis (Rohde and Schwarz, 2007)]
- А.Н. Резник. Изв. вузов. Радиофизика, 67 (7), 607 (2024)
- L.E. Dickens. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 15, 101 (1967)
- В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников (М., Наука, 1977). [V.L. Bonch-Bruevich, S.G. Kalashnikov. Physics of Semiconductors VEB. Berlin, 1982]
- D.W. Tsang, S.E. Schwarz. J. Appl. Phys., 50 (5), 3459 (1979)
- M. El-Gabaly. J. Appl. Phys., 55 (2), 571 (1984)
- Н.А. Мордовец, А.Я. Шульман. ЖТФ, 56 (11), 2189 (1986)
- O. Amster, F. Stanke, S. Friedman, Y. Yang, St.J. Dixon-Warren, B. Drevniok. Microelectron. Reliab., 76, 214 (2017)
- S. Berweger, G.A. MacDonald, M. Yang, K.J. Coakley, J.J. Berry, K. Zhu, F.W. DelRio, T.M. Wallis, P. Kabos. Nano Lett., 17, 1796 (2017)
- A. Buchter, J. Hoffman, A. Delvallee, E. Brinciotti, D. Hapiuk, C. Licitra, K. Louarn, A. Arnoult, G. Almuneau, F. Piquemal, M. Zeier, F. Kienberger. Rev. Sci. Instrum., 89, 023704 (2018)
- X. Guo, X. He, Z. Degnan, B.C. Donose, K. Bertling, A. Fedorov, A.D. Rakic, P. Jacobson. Appl. Phys. Lett., 119, 091101 (2021)
- H.P. Huber, I. Humer, H. Hochleitner, M. Fenner, M. Moertelmaier, C. Rankl, A. Imtiaz, T.M. Wallis, H. Tanbakuchi, P. Hinterdorfer, P. Kabos, J. Smoliner, J.J. Kopanski, F. Kienberge. J. Appl. Phys., 111, 014301 (2012)
- A.N. Reznik, E.V. Demidov. J. Appl. Phys., 113, 094501 (2013)
- A.N. Reznik, S.A. Korolyov. J. Appl. Phys., 119, 094504 (2016)
- A.N. Reznik, S.A. Korolyov, M.N. Drozdov. J. Appl. Phys., 121, 164503 (2017)
- S.A. Korolyov, A.N. Reznik. Rev. Sci. Instrum., 89, 023706 (2018)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.