• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Электрические и фотоэлектрические свойства поверхностно-барьерных структур МoN/n-Si

Рубрика: 
ВАКУУМНАЯ И ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Солован, МН, Марьянчук, ПД
Organization: 

Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича
2, ул. Коцюбинского, Черновцы, 58012, Украина
E-mail: m.solovan@chnu.edu.ua
https://doi.org/10.15407/rej2019.02.049
Язык: українська
Аннотация: 

Предмет и цель работы. Предметом исследований являются электрические и фотоэлектрические свойства гетероструктуры МoN/n-Si, полученной путем напыления тонкой пленки нитрида молибдена (n-типа проводимости) методом реактивного магнетронного распыления на монокристаллические пластины кремния n-типа проводимости. Целью работы является изготовление фоточувствительных поверхностно-барьерных структур МoN/n-Si, определение барьерных параметров и доминирующих механизмов токопереноса сквозь полученную гетероструктуру при прямом и обратном смещениях, исследование фотоэлектрических свойств и причин потерь фотогенерированных носителей заряда в полученных гетероструктурах.

Метод и методология работы. Измерены прямые и обратные вольт-амперные характеристики (ВАХ) гетероструктуры МoN/n-Si при различных температурах, а также при облучении белым светом интенсивностью Popt = 80 мВт/см2 и тремя лазерами с l = 405, 646, 780 нм интенсивностью Iopt = 5 мВт cм–2.

Результаты работы. Полученные гетеропереходы с высотой потенциального барьера j0 = eVbi = 0,37 эВ обладают резко выраженными выпрямляющими свойствами.

Определены доминирующие механизмы токопереноса через гетеропереход: при прямом смещении ВАХ хорошо описываются в рамках генерационно-рекомбинационной и туннельно-рекомбинационной моделей с участием поверхностных состояний, а при обратных смещениях – в рамках туннельной модели.

Заключение. Установлено, что при освещении белым светом интенсивностью Popt = 80 мВт/см2 обратный ток Ilight возрастает по сравнению с его величиной в темноте Idark более чем на порядок вследствие разделения фотогенерированных электрон-дырочных пар. Показана фоточуствительность данной гетероструктуры к монохроматическому освещению лазерами с длиной волны электромагнитного излучения l = 405, 646, 780 нм интенсивностью Iopt = 5 мВт cм–2. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что изготовленную гетероструктуру можно использовать как фоточувствительный прибор.
Ключевые слова: гетеропереход, кремний, механизмы токопереноса, нитрид молибдена, рекомбинация

Статья поступила в редакцию 22.10.2018
PACS: 71.55.Gs, 72.80.Ey, 73.20.Hb, 73.40.Gk, 73.40.Lq, 85.60.Bt
УДК: 621.383.52
Radiofiz. elektron. 2019, 24(2): 49-56
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Jui-Chang C., Shuo-Lun T., Mao-Chieh C. Sputter-deposited Mo and reactively sputter-deposited Mo-N films as barrier layers against Cu diffusion. Thin Solid Films. 1999. Vol. 346, Iss. 1–2). P. 299–306. DOI: https://doi.org/10.1016/S0040-6090(98)01728-3.
  2. Alén P., Ritala M., Arstila K., Keinonen J., Leskelä M. Atomic layer deposition of molybdenum nitride thin films for Cu metallizations. ‎J. Electrochem. Soc. 2005. Vol. 152, Iss. 5. G361–G366. DOI: 10.1149/1.1882012.
  3. Bing-Yue T., Chih-Feng H., Chih-Hsun L. Investigation of Molybdenum Nitride Gate on SiO2 and HfO2 for MOSFET. J. Electrochem. Soc. 2006. Vol. 153, Iss. 3. G197–G202. DOI: 10.1149/1.2158576.
  4. Gagnon G., Currie J.F., Beique C., Brebner J.L., Gujrathi S.G., Onllet L. Characterization of reactively evaporated TiN layers for diffusion barrier applications. J. Appl. Phys. 1998. Vol. 75, Iss. 3. P. 1565–1570.   
  5. Самсонов Г.В. Нитриды. Киев: Наукова думка, 1969. 380 с.
  6. Zhao L., Wang X., Zhang Z., Yang P., Chen J., Chen Y., Wang H., Shang Q., Zhang Y., Zhang Y., Liu X., Leng J., Liu Z., Zhang Q. Surface State Mediated Interlayer Excitons in a 2D Nonlayered–Layered Semiconductor Heterojunction. Adv. Electron. Mater. 2017. Vol. 3, Iss. 12. P. 1700373. DOI: https://doi.org/10.1002/aelm.201700373.
  7. Косяченко Л.А., Махний В.П., Потыкевич И.В. Генерация-рекомбинация в области пространственного заряда контакта метал – CdTe. Укр. физ. журн. 1978. Т. 23, № 2. С. 279–287.
  8. Chih-Tang S., Noyce R.N., Shockley W. Carrier Generation and Recombination in P-N Junctions and P-N Junction Characteristics. Proc. IRE. 1957. Vol. 45, Iss. 9. P. 1228–1243. DOI: 10.1109/JRPROC.1957.278528.
  9. Solovan M.N., Brus V.V., Maryanchuk P.D., Ilashchuk M.I., Kovalyuk Z.D. Temperature dependent electrical properties and barrier parameters of photosensitive heterojunctions n-TіN/p-Cd1−xZnxTe. Semicond. Sci. Technol. 2015. Vol. 30, Iss. 7. P. 075006 (6 p.). doi:10.1088/0268-1242/30/7/075006.
  10. Solovan M.N., Brus V.V., Maryanchuk P.D., Ilashchuk M.I., Rappich J., Nickel N., Abashin S.L. Fabrication and characterization of anisotype heterojunctions n-ТіN/p-CdTe. Semicond. Sci. Technol. 2013. Vol. 29, Iss. 1. P. 015007 (8 p.). DOI: 10.1088/0268-1242/29/1/015007.
  11. Kosyachenko L.A., Yatskiv R., Yurtsenyuk N.S., Maslyanchuk O.L., Grym J. Graphite/CdMnTe Schottky diodes and their electrical characteristics. Semicond. Sci. Technol. 2014. Vol. 29, Iss. 1. P. 015006 (10 p.). DOI: 10.1088/0268-1242/29/1/015006.
  12. Чопра К., Дас С. Тонкопленочные солнечные элементы. Пер. с англ. И.П. Гавриловой. Москва: Мир, 1986. 440 c.
  13. Brus V.V., Ilashchuk M.I., Kovalyuk Z.D., Maryanchuk P.D., Ulyanytskiy K.S. Electrical and photoelectrical properties of photosensitive heterojunctions n-TiO2/p-CdTe. Semicond. Sci. Technol. 2011. Vol. 26, Iss. 12 P. 125006 (6 p.). DOI: 10.1088/0268-1242/26/12/125006.
  14. Sharma B.L., Purohit R.K. Semiconductor heterojunctions. Oxford, New York: Pergamon Press, 1974. 216 p.
  15. Fahrenbruch A.L., Bube R.H. Fundamentals of solar cells. Photovoltaic solar energy conversion. New York: Academic Press, 1983. 559 p.
  16. Sze S.M., Kwok K. Physics of semiconductor devices. 3rd ed. New Jersey: Wiley, 2007. 815 p.