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

Електричні і фотоелектричні властивості поверхнево-бар’єрних структур МoN/n-Si

Рубрика: 
ВАКУУМНА ТА ТВЕРДОТІЛЬНА ЕЛЕКТРОНІКА
Солован, ММ, Мар’янчук, ПД
Organization: 

Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
2, вул. Коцюбинського, Чернівці, 58002, Україна
Е-mail: m.solovan@chnu.edu.ua
https://doi.org/10.15407/rej2019.02.049
Мова: українська
Анотація: 

Предмет і мета роботи. Предметом досліджень є електричні та фотоелектричні властивості гетероструктури МoN/n-Si, отриманої шляхом напилення тонкої плівки нітриду молібдену (n-типу провідності) методом реактивного магнетронного розпилення на монокристалічні пластини кремнію n-типу провідності. Метою роботи є виготовлення фоточутливих поверхнево-бар’єрних структур МoN/n-Si, визначення бар’єрних параметрів та домінуючих механізмів струмоперенесення через отриману гетероструктуру при прямому та зворотному зміщеннях, дослідження фотоелектричних властивостей та причин втрат фотогенерованих носіїв заряду в отриманих гетероструктурах.

Методи і методологія роботи. Виміряно прямі та зворотні вольт-амперні характеристики (ВАХ) гетероструктури МoN/n-Si при різних температурах, а також при опроміненні білим світлом інтенсивністю Popt = 80 мВт/см2 та трьома лазерами l = 405, 646, 780 нм інтенсивністю Iopt = 5 мВт cм–2.

Результати роботи. Виготовлено фоточутливі гетероструктури МoN/n-Si. Отримані гетеропереходи з висотою потенціального бар’єру j0 = eVbi = 0,37 еВ володіють яскраво вираженими випрямляючими властивостями.

Визначено домінуючі механізми струмоперенесення через гетероперехід: при прямому зміщенні ВАХ добре описуються в рамках генераційно-рекомбінаційної та тунельно-рекомбінаційної моделей за участі поверхневих станів, а при зворотних зміщеннях – у рамках тунельної моделі.

Висновки. Встановлено, що в умовах опромінення білим світлом інтенсивністю Popt = 80 мВт/см2 зворотний струм Ilight зростає в порівнянні з його величиною у темряві Idark більше ніж на порядок унаслідок розділення фотогенерованих електрон-діркових пар. Показано фоточутливість даної гетероструктури до монохроматичного освітлення лазерами з довжиною хвилі електромагнітного випромінювання l = 405, 646, 780 нм інтенсивністю Iopt = 5 мВт×cм–2. Отримані результати дозволяють зробити висновок, що виготовлену структуру можна використовувати як фоточутливий прилад.
Ключові слова: гетероперехід, кремній, механізми струмоперенесення, нітрид молібдену, рекомбінація

Стаття надійшла до редакції 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
Повний 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.