"Физика и техника полупроводников"
Вышедшие номера
Резкое уменьшение подвижности дырок при снижении внешним напряжением их двумерной концентрации в дельта-допированных бором слоях алмаза
Переводная версия: 10.1134/S1063782619100117
Правительство РФ, постановление 220 от 09.04.2010, 14.B25.31.0021
Кукушкин В.А. 1,2
1Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
2Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия
Email: vakuk@appl.sci-nnov.ru
Поступила в редакцию: 9 июля 2018 г.
Выставление онлайн: 19 сентября 2019 г.

Аналитически и численно показано, что подвижность дырок в дельта-допированных (т. е. имеющих малую толщину порядка нескольких постоянных кристаллической решeтки) бором слоях алмаза падает с уменьшением их двумерной концентрации в процессе обеднения дельта-допированного слоя внешним напряжением. Данное падение наиболее резко выражено для максимальных начальных двумерных концентраций дырок ~3·1013 см-2 (ограниченных сверху условием возможности их существенного уменьшения без электрического пробоя алмаза) и объясняется снижением степени экранирования рассеивающих кулоновских потенциалов ионизованных атомов бора и увеличением эффективности рассеяния на них вырожденных дырок вследствие уменьшения кинетической энергии последних. Соответствующие вычисления транспортного сечения рассеяния дырок проведены без использования борновского приближения (т. е. теории возмущений), условия применимости которого в дельта-допированных бором слоях алмаза не выполняются. Предсказанный эффект может быть использован при конструировании полевых транзисторов с дельта-допированными проводящими каналами на алмазе для увеличения эффективности модуляции тока исток-сток напряжением на управляющем затворе. Ключевые слова: двумерное экранирование кулоновского потенциала, дельт-допированный слой, осажденный из газовой фазы алмаза, подвижность дырок, полевой транзистор.
  1. Physics and Applications of CVD Diamond, ed. by S. Koizumi, C. Nebel, and M. Nesladek (Weinheim, Germany, Wiley-VCH Verlag GmbH \& Co. KGaA, 2008)
  2. H. Kato, K. Oyama, T. Makino, M. Ogura, D. Takeuchi, S. Yamasaki. Diamond Relat. Mater., 27- 28, 19 (2012)
  3. T. Iwasaki, J. Yaita, H. Kato, T. Makino, M. Ogura, D. Takeuchi, H. Okushi, S. Yamasaki, M. Hatano. IEEE Electron Dev. Lett., 35, 241 (2014)
  4. H. Umezawa, T. Matsumoto, S.-I. Shikata. IEEE Electron Dev. Lett., 35, 1112 (2014)
  5. E.E. Schubert In: Semiconductors and Semimetals, 40 (N.Y., Academic Press Inc, 1994) Chap. 1
  6. A. Fiori, T.N. Tran Thi, G. Chicot, F. Jomard, F. Omn\`es, E. Gheeraert, E. Bustarret. Diamond Relat. Mater., 24, 175 (2012)
  7. D. Araujo, M.P. Alegre, J.C. Pinero, A. Fiori, E. Bustarret, F. Jomard. Appl. Phys. Lett., 103, 042104 (2013)
  8. A. Fiori, F. Jomard, T. Teraji, S. Koizumi, J. Isoya, E. Gheeraert, E. Bustarret. Appl. Phys. Express, 6, 045801 (2013)
  9. A. Fiori, F. Jomard, T. Teraji, G. Chicot, E. Bustarret. Thin Sol. Films, 557, 222 (2014)
  10. P.N. Volpe, N. Tranchant, J.C. Arnault, S. Saada, F. Jomard, P. Bergonzo. Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett., 6, 59 (2012)
  11. H. Shiomi, Y. Nishibayashi, N. Toda, S. Shikata. IEEE Electron Dev. Lett., 16, 36 (1995)
  12. A. Vescan, P. Gluche, W. Ebert, E. Kohn. IEEE Electron Dev. Lett., 18, 222 (1997)
  13. J.E. Butler, A. Vikharev, A. Gorbachev, M. Lobaev, A. Muchnikov, D. Radischev, V. Isaev, V. Chernov, S. Bogdanov, M. Drozdov, E. Demidov, E. Surovegina, V. Shashkin, A. Davidov, H. Tan, L. Meshi, A.C. Pakpour-Tabrizi, M.-L. Hicks, R.B. Jackman. Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett., 11, 1600329 (2017)
  14. A. Aleksov, A. Vescan, M. Kunze, P. Gluche, W. Ebert, E. Kohn, A. Bergmaier, G. Dollinger. Diamond Relat. Mater., 8, 941 (1999)
  15. H. El-Hajj, A. Denisenko, A. Kaiser, R.S. Balmer, E. Kohn. Diamond Relat. Mater., 17, 1259 (2008)
  16. M.S. Shur, J.K. Abrokwah, R.R. Daniels, D.K. Arch. J. Appl. Phys., 61, 1643 (1987)
  17. K. Steiner, H. Mikami, K. Nishihori, N. Uchitomi, Jpn. J. Appl. Phys., 30, 29 (1991)
  18. M.H. Somerville, D.R. Greenberg, J.A. del Alamo. Appl. Phys. Lett., 64, 3276 (1994)
  19. J.L. Thobel, L. Baudty, F. Dessenne, M. Charef, R. Fauquembergue. J. Appl. Phys., 73, 233 (1993)
  20. Н. Ашкрофт, Н. Мермин. Физика твердого тела, (М., Мир, 1979) т. 1, гл. 17. [N.W. Ashcroft, N.D. Mermin. Solid State Physics (N.Y., Holt, Rinehart and Winston, 1976) Chap. 17]
  21. У. Гаучи, Ф. Олвер. B кн.: Справочник по специальным функциямб под ред. М. Абрамовица и И. Стиган (М., Наука, 1979) гл. 7, 9. [W. Gautschi, F. Olver. In Handbook of Mathematical Functions, ed. by M. Abramowitz, I. Stegun (USA, National Bureau of Standards, Applied Mathematics Series 55, 1964) chs. 7, 9]
  22. J. Pernot, P.N. Volpe, F. Omn\`es, P. Muret, V. Mortet, K. Haenen, T. Teraji. Phys. Rev. B, 81, 205203 (2010)
  23. T. Ando, A.B. Fowler, F. Stern. Rev. Mod. Phys., 54 (2), 437 (1982)
  24. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Квантовая механика. Нерелятивистская теория (М., Наука, 1989) гл. 17. [L.D. Landau, E.M. Lifshitz. Quantum Mechanics (Nonrelativistic Theory) (Oxford, UK, Butterworth-Heinemann, 2003) Chap. 17]

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.