Читальный зал -->  Солнечные элементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

0,5 1,0 1,5 2,0

/Л Ее

0,02 0,04 0,0В 0,08 0,1 Топщина покрытия,

доли монослоя S)

Рис. 2.36. Положение уровня Ферми Ериа поверхности (НО) и-GaSb, содержащей металлическое покрытие из Аи (а) и Cs (б) [ Lindau е. а., 1978)

покрытия от 0,1 до 1 монослоя изменения энергии уровня невелики, а при ее дальнейшем увеличении положение уровня Ферми полностью стабилизируется. Итак, стабилизащш уровня Ферми на поверхности происходит задолго до того, как в процессе осаждения образуется достаточно толстый металлический слой. Аналогичные результаты получены для покрытий из Cs на GaSb (рис. 2.36, б) и из Аи на поверхностях (110) GaAs и InP. При изучении фотоэмиссионного спектра последней из перечисленных структур бьшо установлено,что на поверхности имеются отдельные атомы Аи, а не более крупные образования в виде кластеров. Еще одно важное обстоятельство связано с явным отсутствием зависимости положения уровня Ферми от вида металлического покрытия.

На рис. 2.37 представлена диаграмма, характеризующая положение уровня Ферми на поверхностях трех полупроводниковых соединений III-V групп, содержащих адсорбированные атомы различных веществ. Для каждого соединения наблюдается быстрая фиксация уровня Ферми примерно при одной и той же энергии, даже при существенно отличающихся значениях электроотрицательности адсорбированных атомов металлов (равных по шкале Полинга 0,7; 1,5 и 2,4 соответственно для Cs, А1 и Аи) и наличии неметаллических атомов кислорода.

На рис. 3.38 показаны спектры фотоэмиссии, возбуждаемой при облучении светом дальней ультрафиолетовой области поверхности (110) и-GaSb при различной толщине покрытия из Аи. Спектральные характеристики получены при использовании света с энергией 120 эВ, когда наиболее сильный сигнал исходит из двух верхних молекулярных слоев. При увеличении толщины слоя Аи сигаал от 3d-электронов Ga ослабляется, а затем полностью исчезает, тогда как интенсивность эмиссии 4J-электронов Sb после первоначального спада не изменяется даже при толщине порытия, в 15 раз превышающей глубину слоя, с которой обычно поступают оже-электроны в данном методе анализа. Полученные результаты свидетельствуют о том, что поверхностный слой GaSb разлагается при формировании границы раздела. Вследствие перемещения Sb к поверхности металлического слоя (что подтверждается данными оже-спектро-скопии) вблизи границы раздела образуется область с нарушенной стехиометрией. Однако в InP сигналы от катионов и анионов, ослабленные в одинаковой степени, свидетельствуют об интенсивной эмиссии электро-96

у/у

1,1-

n n n

, to 0,S -пол

- о о о

/и /,

Au-5flf

&a-Jrf /ч -- \dx30

70 20 10 0 Энергия сдязи эВ

Рис. 2,37. Окончательное фиксированное положение уровня Ферми Ер на поверхностях (110) GaAs (о), GaSb (б) и 1пР (в) при наличии различных адсорбированных атомов с поверхностной плотностью 10 см (толщина покрытия менее моноатомного слоя) [Spicer е. а., 1980]:

О - п-тип проводимости; Д- р-тип проводимости

Рис. 2.38. Спектры фотоэмиссии, возбуждаемой при облучении фотонами с энергией 120 эВ поверхности (110) GaSb, на которую нанесено покрытие, содержащее различное количество d моноатомных слоев Аи [Lindau е. а., 1978]

НОВ При толщине покрытий, в 20 раз превыщающей глубину слоя, из которого обычно оже-электроны поступают к детектору. Одновременное ослабление сигналов обоих видов в InP не противоречит предположению о нестехиометричности состава вещества в области границы раздела, поскольку столь малые различия в концентрации компонентов не могут быть обнаружены такими методами.

Сильное химическое взаимодействие в области границы раздела, во всяком случае в данных системах, видоизменяет поверхность полупроводника. Этот процесс происходит на начальной стадии осаждения металла и в первом приближении не зависит от природы адсорбированных атомов. Позтому на высоту барьера Шоттки не должны влиять (в определеьгаых пределах), например, чистота и степень соверщенства поверхности, что, по-видимому, и наблюдается в действительности. Высказано предположение [Lindau е. а., 1978] о том, что в результате сильного взаимодействия на поверхности полупроводника образуются дефекты, которые вызывают фиксацию уровня Ферми.

Предложена единая модель [Spicer е. а., 1980] формирования поверхностных состояний и барьеров Шоттки в соединениях III-V групп, с по-

7-Зак 609 9 7

&aAs

Ey Ec

f,238

GaAS

>:,.4..J

&aSb T

Рис. 2.39. Энергетические уровни дефектов, образующихся при наличии покрытий на поверхности GaAs, InP и GaSb:

а - распределение по энергиям Е концентрации N дефектов, образующих поверхностные состояния, обычно обнаруживаемые на границе раздела полупроводника и оксида (характеристики Si приведены для сравнения); б - энергетическое положение уровней дефектов, их типы (доноры или акцепторы) и предположения относительно причины их возникновения [Spicer е. а., 1980]

мощью которой найдены показанные на рис. 2.39 распределения поверхностных состояний для GaAs, InP и GaSb. Можно отметить интересное явление, особенности которого обсуждались на протяжении нескольких лет. Суть его состоит в том, что состояния, представляющие собой естественные дефекты (вакансии), являются собственными, однако они не существуют до тех пор, пока на поверхности полупроводника не создан слой металла или оксида.

Что касается материалов, у которых не происходит фиксации уровня Ферми, то, вероятно, в результате самокомпенсации заряд, содержащийся в дефектных состояниях на границе раздела, нейтрализуется. В пользу зтого предположения свидетельствует значительная самокомпенсация заряда в объеме ионных кристаллических полупроводников с большой шириной запрещенной зоны.

Существует вместе с этим и другой набор более глубоких эмпирических закономерностей для полупроводниковых соединений III-V групп.

1. На сверхчистых поверхностях ковалентных полупроводников, таких, как GaAs, InP и GaSb, собственные состояния внутри запрещенной зоны отсутствуют. Фиксацию уровня Ферми в зтих материалах вызывают энергетические состояния дефектов (несовершенств структуры или ва-98

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [ 30 ] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.