Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄

Экспериментальные исследования показали, что использование двухслойногоe диэлектрика SiO₂/Si₃N₄ перспективноe для пассивации поверхности матричных HgCdTe-фотодиодов для инфракрасного диапазона....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2005
Автори: Войцеховский, А.В., Несмелов, С.Н., Кульчицкий Н.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2005
Назва видання:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53606
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄ / А.В. Войцеховский, С.Н. Несмелов, Н.А. Кульчицкий // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2005. — № 4. — С. 35-38. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-53606
record_format dspace
spelling irk-123456789-536062014-01-26T03:09:20Z Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄ Войцеховский, А.В. Несмелов, С.Н. Кульчицкий Н.А. Функциональная микро- и наноэлектроника Экспериментальные исследования показали, что использование двухслойногоe диэлектрика SiO₂/Si₃N₄ перспективноe для пассивации поверхности матричных HgCdTe-фотодиодов для инфракрасного диапазона. 2005 Article Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄ / А.В. Войцеховский, С.Н. Несмелов, Н.А. Кульчицкий // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2005. — № 4. — С. 35-38. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53606 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Функциональная микро- и наноэлектроника
Функциональная микро- и наноэлектроника
spellingShingle Функциональная микро- и наноэлектроника
Функциональная микро- и наноэлектроника
Войцеховский, А.В.
Несмелов, С.Н.
Кульчицкий Н.А.
Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Экспериментальные исследования показали, что использование двухслойногоe диэлектрика SiO₂/Si₃N₄ перспективноe для пассивации поверхности матричных HgCdTe-фотодиодов для инфракрасного диапазона.
format Article
author Войцеховский, А.В.
Несмелов, С.Н.
Кульчицкий Н.А.
author_facet Войцеховский, А.В.
Несмелов, С.Н.
Кульчицкий Н.А.
author_sort Войцеховский, А.В.
title Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄
title_short Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄
title_full Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄
title_fullStr Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄
title_full_unstemmed Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄
title_sort емкостные свойства мдп-структур hgcdte/sio₂/si₃n₄
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2005
topic_facet Функциональная микро- и наноэлектроника
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/53606
citation_txt Емкостные свойства МДП-структур HgCdTe/SiO₂/Si₃N₄ / А.В. Войцеховский, С.Н. Несмелов, Н.А. Кульчицкий // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2005. — № 4. — С. 35-38. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv AT vojcehovskijav emkostnyesvojstvamdpstrukturhgcdtesio2si3n4
AT nesmelovsn emkostnyesvojstvamdpstrukturhgcdtesio2si3n4
AT kulʹčickijna emkostnyesvojstvamdpstrukturhgcdtesio2si3n4
first_indexed 2025-07-05T04:59:15Z
last_indexed 2025-07-05T04:59:15Z
_version_ 1836781725095559168
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2005, ¹ 4 35 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 26.01 2005 ã. Îïïîíåíò ä. ò. í. Ð. Â. ÊÎÍÀÊÎÂÀ (ÈÔÏ èì. Â. Å. Ëàøêàð¸âà, ã. Êèåâ) Ä. ô.-ì. í. À. Â. ÂÎÉÖÅÕÎÂÑÊÈÉ, ê. ô.-ì. í. Ñ. Í. ÍÅÑÌÅËÎÂ, ä. ò. í. Í. À. ÊÓËÜ×ÈÖÊÈÉ Ðîññèÿ, ã. Òîìñê, Ñèáèðñêèé ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò; ã. Ìîñêâà, ÌÃÈÐÝÀ E�mail: vav@elefot.tsu.ru ÅÌÊÎÑÒÍÛÅ ÑÂÎÉÑÒÂÀ ÌÄÏ-ÑÒÐÓÊÒÓÐ HgCdTe/ SiO 2 /Si 3 N 4 Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïîêà- çàëè, ÷òî èñïîëüçîâàíèå äâóõñëîéíîãî äèýëåêòðèêà SiO2/Si3N4 ïåðñïåêòèâíî äëÿ ïàññèâàöèè ïîâåðõíîñòè ìàòðè÷íûõ HgCdTe-ôîòîäèîäîâ äëÿ èíôðàêðàñíî- ãî äèàïàçîíà. Óçêîçîííûé òâåðäûé ðàñòâîð HgxCd1�xTe øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ñîçäàíèÿ âûñîêî÷óâñòâèòåëüíûõ èí- ôðàêðàñíûõ äåòåêòîðîâ, äåéñòâóþùèõ â ñïåêòðàëüíûõ äèàïàçîíàõ îêîí ïðîçðà÷íîñòè àòìîñôåðû 3�5 è 8� 12 ìêì [1, 2]. Ïðè èçãîòîâëåíèè ìàòðèöû ôîòîäèîäîâ îäíîé èç ãëàâíûõ ïðîáëåì ÿâëÿåòñÿ ïàññèâàöèÿ ïî- âåðõíîñòè HgCdTe, âûðàùåííîãî ìåòîäîì ìîëåêóëÿð- íî-ëó÷åâîé ýïèòàêñèè (ÌËÝ HgCdTe), ñ âûñîêèìè ïàðàìåòðàìè ãðàíèöû ðàçäåëà "ïîëóïðîâîäíèê�äè- ýëåêòðèê" [2]. Äèýëåêòðè÷åñêîå ïîêðûòèå, èñïîëüçóå- ìîå äëÿ ïàññèâàöèè, äîëæíî óäîâëåòâîðÿòü ðÿäó äî- ñòàòî÷íî æåñòêèõ óñëîâèé: íèçêàÿ òåìïåðàòóðà ñèíòå- çà (íå áîëåå 100°Ñ), íèçêàÿ ïîâåðõíîñòíàÿ ïëîòíîñòü âñòðîåííîãî çàðÿäà, õîðîøèå àäãåçèîííûå ñâîéñòâà, ñòàáèëüíîñòü âî âðåìåíè è ïðè òåðìîîáðàáîòêàõ.  êà÷åñòâå îñíîâíîãî äèýëåêòðè÷åñêîãî ïîêðûòèÿ, óäîâëåòâîðÿþùåãî äàííûì òðåáîâàíèÿì, ïðèìåíÿåò- ñÿ íèçêîòåìïåðàòóðíûé äèîêñèä êðåìíèÿ (òåìïåðà- òóðà ñèíòåçà 100°Ñ). Îäíàêî íèçêîòåìïåðàòóðíûé SiO2 àêòèâíî âçàèìîäåéñòâóåò ñ àòìîñôåðíîé âëà- ãîé, â ðåçóëüòàòå ÷åãî â îáúåìå ïëåíêè íàêàïëèâàåò- ñÿ ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä äî âåëè÷èíû 1012 ñì�2 â òå- ÷åíèå íåñêîëüêèõ íåäåëü. Äëÿ óñòðàíåíèÿ âëèÿíèÿ àòìîñôåðíîé âëàãè ïðåäëîæåíî èñïîëüçîâàòü âòîðîé äèýëåêòðèê�ïëàçìîõèìè÷åñêèé íèòðèä êðåìíèÿ (Si3N4), êîòîðûé íàíîñèòñÿ íà ïðåäâàðèòåëüíî îñàæ- äåííûé ñëîé SiO2.  äàííîé ðàáîòå ïðèâåäåíû ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåí- òàëüíûõ èññëåäîâàíèé âîëüò-ôàðàäíûõ õàðàêòåðèñòèê (ÂÔÕ) ÌÄÏ-ñòðóêòóð íà îñíîâå ÌËÝ HgCdTe. Îáðàçöû è ìåòîäèêà ýêñïåðèìåíòîâ Ïëåíêè ãåòåðîýïèòàêñèàëüíîãî HgCdTe âûðàùè- âàëèñü ìåòîäîì ìîëåêóëÿðíî-ëó÷åâîé ýïèòàêñèè íà ïîäëîæêàõ GaAs. Ïðè âûðàùèâàíèè ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíîê HgCdTe âáëèçè ïîâåðõíîñòè ñîçäàâàëèñü âà- ðèçîííûå ñëîè òîëùèíîé 0,5 ìêì ñ ýêñïîíåíöèàëü- íûì ïîâûøåíèåì êîìïîíåíòíîãî ñîñòàâà CdTe (xCdTe) îò 0,219�0,231 (â îáúåìå) äî 0,45 (ó ïîâåðõíîñòè). Äëÿ ÷àñòè îáðàçöîâ (ñåðèè 2, 4, ñì. òàáëèöó) ýòîò ïðèïîâåðõíîñòíûé øèðîêîçîííûé ñëîé óäàëÿëñÿ ïó- òåì òðàâëåíèÿ â ðàñòâîðå Br2�HBr, à äëÿ äðóãèõ îá- ðàçöîâ äèýëåêòðèêè íàíîñèëèñü ïîâåðõ âàðèçîííîãî ñëîÿ (ñåðèè 1, 3, 5, 6). Èññëåäîâàëèñü ÌÄÏ-ñòðóêòóðû ñ àíîäíî-îêèñíîé ïëåíêîé (ÀÎÏ) â êà÷åñòâå äèýëåêòðèêà, à òàêæå ñ äâóõ- ñëîéíûì äèýëåêòðèêîì (SiO2�Si3N4) ïðè ðàçëè÷íûõ ïàðàìåòðàõ ýïèòàêñèàëüíîé ïëåíêè HgCdTe. Òîëùèíà SiO2 ñîñòàâëÿëà 70 íì, òîëùèíà Si3N4 � 30 íì. Íà ïîâåðõíîñòè äèýëåêòðèêà ôîðìèðîâàëàñü ìàòðèöà ïîëåâûõ ýëåêòðîäîâ (ýëåìåíòîâ ìàòðèöû) ïóòåì íà- ïûëåíèÿ èíäèÿ ÷åðåç ñïåöèàëüíûå ìàñêè. Íåêîòîðûå èñõîäíûå ïàðàìåòðû (ñîñòàâ â ðàáî- ÷åì ñëîå, êîíöåíòðàöèè n(p) è ïîäâèæíîñòè µ îñíîâ- íûõ íîñèòåëåé ïðè 77 Ê) ÌÄÏ-ñòðóêòóð ðàçëè÷íûõ ñåðèé ïðèâåäåíû â òàáëèöå. ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð èçìåðÿëèñü íà àâòîìàòèçè- ðîâàííîé óñòàíîâêå [3] â äèàïàçîíå ÷àñòîò òåñòîâîãî ñèãíàëà 1 êÃö�2 ÌÃö ïðè èçìåíåíèè íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ ñî ñêîðîñòüþ 20 ìÂ/ñ èç îáëàñòè îòðèöà- òåëüíûõ íàïðÿæåíèé â îáëàñòü ïîëîæèòåëüíûõ (ïðÿ- ìàÿ ðàçâåðòêà) è íàîáîðîò (îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà). Òî÷- íîñòü èçìåðåíèÿ åìêîñòè ñîñòàâëÿëà 1%. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ äåôåêòîîáðàçóþùåé îïåðàöèè ðàñ- ïàéêè ñòðóêòóð áûëà ñîçäàíà îõëàæäàåìàÿ æèäêèì àçîòîì èçìåðèòåëüíàÿ êàìåðà, ïîçâîëÿþùàÿ èçìåðÿòü õàðàêòåðèñòèêè ñòðóêòóð ïðè èñïîëüçîâàíèè óïðàâëÿ- åìîãî ìèêðîìåòðè÷åñêèìè âèíòàìè òîíêîãî (60 ìêì) âîëüôðàìîâîãî çîíäà. Ýëåìåíò âûáèðàåòñÿ âèçóàëüíî ïðè ïîìîùè ìèêðîñêîïà, óñòàíîâëåííîãî íàä äâîé- íûì ëåéêîñàïôèðîâûì îêíîì. Äëÿ èñêëþ÷åíèÿ âëèÿ- Àâòîðû áëàãîäàðÿò ñîòðóäíèêîâ ÈÔÏ ÑÎ ÐÀÍ Þ. Ã. Ñèäîðîâà, Â. Ñ. Âàðàâèíà, Í. Í. Ìèõàéëîâà, Â. Â. Âàñèëüåâà, Ò. È. Çàõàðüÿø, Þ. Ï. Ìàøóêîâà çà èçãîòîâëåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ îáðàçöîâ. Èñõîäíûå ïàðàìåòðû ÌÄÏ-ñòðóêòóð Íîìåð ñåðèè Òèï ÌÄÏ-ñòðóêòóðû xCdTe Íàëè÷èå âàðèçîííîãî ñëîÿ n(p), ñì–3 µ, ñì2/ ñ 1 p-HgCdTe/SiO2/Si3N4 0,227 Åñòü 7 1015 400 2 p-HgCdTe/SiO2/Si3N4 0,227 Íåò 7 1015 400 3 n-HgCdTe/SiO2/Si3N4 0,231 Åñòü 3,5 1014 69000 4 n-HgCdTe/SiO2/Si3N4 0,231 Íåò 3,5 1014 69000 5 p-HgCdTe/ÀÎÏ 0,219 Åñòü 7,2 1015 490 6 n-HgCdTe/ÀÎÏ 0,222 Åñòü 1,8 1014 78000 · · · · · · · 36 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2005, ¹ 4 íèÿ çàñâåòêè íà èçìåðåíèÿ ÂÔÕ îêíî ïîñëå îïóñêà- íèÿ çîíäà ïåðåêðûâàëîñü îõëàæäàåìîé çàñëîíêîé. Ðàñ÷åò èäåàëüíûõ ÂÔÕ, íåîáõîäèìûé äëÿ îïðåäå- ëåíèÿ ïàðàìåòðîâ ÌÄÏ-ñòðóêòóð, ïðîâîäèëñÿ ñ ó÷å- òîì ýôôåêòîâ âûðîæäåíèÿ è íåïàðàáîëè÷íîñòè çîíû ïðîâîäèìîñòè â HgCdTe ïî ìîäåëè, îïèñàííîé â [4]. Äëÿ ïîñòðîåíèÿ èäåàëüíûõ ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð íà îñ- íîâå âàðèçîííîãî HgCdTe îñóùåñòâëÿëîñü ÷èñëåííîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ Ïóàññîíà äëÿ íåîäíîðîäíîãî ïî- ëóïðîâîäíèêà ìåòîäîì ñòðåëüáû. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðåçóëüòàòû 1) ÂÔÕ p-HgCdTe/SiO2/Si3N4/In. Íà ðèñ. 1 ïðèâåäåíû ÂÔÕ äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð 1-é è 2-é ñåðèé ïðè ðàçíûõ ÷àñòîòàõ è íàïðàâëåíèÿõ ðàç- âåðòêè íàïðÿæåíèÿ. Êàê âèäíî èç ðèñóíêà, ÂÔÕ ÌÄÏ- ñòðóêòóð èìåþò íèçêî÷àñòîòíûé âèä ïðè ÷àñòîòàõ òå- ñòîâîãî ñèãíàëà 1 è 5 êÃö è âèä, ïðîìåæóòî÷íûé ìåæäó âûñîêî÷àñòîòíûì è íèçêî÷àñòîòíûì, â äèàïà- çîíå ÷àñòîò 200�1000 êÃö. Ðàñ÷åò èäåàëüíûõ íèçêî÷àñòîòíûõ ÂÔÕ ïîçâîëèë óñòàíîâèòü, ÷òî ìîäåëü, ó÷èòûâàþùàÿ íåïàðàáîëè÷- íîñòü çîíû ïðîâîäèìîñòè è èñïîëüçóþùàÿ ñòàòèñòè- êó Ôåðìè�Äèðàêà, õîðîøî îïèñûâàåò ýêñïåðèìåí- òàëüíûå ÂÔÕ. Íà èäåàëüíûõ ÂÔÕ íàáëþäàåòñÿ, àíà- ëîãè÷íî ýêñïåðèìåíòàëüíûì õàðàêòåðèñòèêàì, ðàç- ëè÷èå åìêîñòåé â îáîãàùåíèè è ñèëüíîé èíâåðñèè. Èíòåðåñíîé îñîáåííîñòüþ ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/SiO2/Si3N4 ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå ãèñòåðåçèñà ÂÔÕ â îáëàñòè ñëàáîé èíâåðñèè è îòñóòñòâèå çàìåòíûõ ðàçëè÷èé ÂÔÕ ïðè ïðÿìîé è îáðàòíîé ðàçâåðòêå â îáåäíåíèè � ñëàáîì îáîãàùåíèè. Äëÿ ÌÄÏ-ñòðóê- òóð íà îñíîâå HgCdTe ñ âàðèçîííûì ñëîåì (1-ÿ ñå- ðèÿ) ãëóáèíà ïðîâàëà ÂÔÕ áîëüøå, ÷åì äëÿ ñòðóêòóð íà îñíîâå HgCdTe áåç âàðèçîííîãî ñëîÿ (2-ÿ ñåðèÿ), ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ óìåíüøåíèåì êîíöåíòðàöèè íåîñíîâ- íûõ íîñèòåëåé ïðè óâåëè÷åíèè êîìïîíåíòíîãî ñîñòàâà CdTe âáëèçè ïîâåðõíîñòè. Çíà÷èòåëüíîå óìåíüøåíèå åìêîñòè â îáîãàùåíèè îáúÿñíÿåòñÿ âëèÿíèåì ñîïðî- òèâëåíèÿ îáúåìà ýïèòàêñèàëüíîé ïëåíêè íà èçìåðÿå- ìóþ åìêîñòü ïðè èñïîëüçîâàíèè ïàðàëëåëüíîé ñõå- ìû çàìåùåíèÿ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî âëèÿíèå ñîïðîòèâëåíèÿ îáúåìà íà èçìåðÿåìûå äèôôåðåíöèàëüíóþ åìêîñòü è ïðîâîäèìîñòü ÌÄÏ-ñòðóêòóð íà îñíîâå ýïèòàêñèàëü- íîãî HgCdTe ìîæåò ïðîÿâëÿòüñÿ â âèäå ìàêñèìóìîâ íà ÂÔÕ â îáëàñòè ñëàáîãî îáîãàùåíèÿ. Ñîïðîòèâëå- íèå îáúåìà ýïèòàêñèàëüíîé ïëåíêè ìîæåò áûòü íàé- äåíî ïî ðåçóëüòàòàì èçìåðåíèé åìêîñòè è äèôôåðåí- öèàëüíîé ïðîâîäèìîñòè ÌÄÏ-ñòðóêòóðû â îáîãàùå- íèè íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðè ïîìîùè ìåòîäà ýêâèâàëåíòíûõ ñõåì ðàññ÷èòàòü ÂÔÕ ïðè èñ- êëþ÷åíèè âëèÿíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ îáúåìà. Íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí äëÿ ñòðóêòóð 1-é ñå- ðèè ñîñòàâëÿåò �0,44  ïðè ïðÿìîì õîäå ðàçâåðòêè è �0,38  ïðè îáðàòíîì õîäå ðàçâåðòêè. Âûäåðæêà ñòðóêòóðû ïðè íàïðÿæåíèÿõ àìïëèòóäîé 10  îáå- èõ ïîëÿðíîñòåé â òå÷åíèå 10 ìèí íå ïðèâîäèò ê çà- ìåòíîìó èçìåíåíèþ íàïðÿæåíèÿ ïëîñêèõ çîí. Ïëîò- íîñòü ñóììàðíîãî ýôôåêòèâíîãî çàðÿäà íà ãðàíè- öå ðàçäåëà "äèýëåêòðèê�ïîëóïðîâîäíèê" (îáóñëîâ- ëåííîãî ñóììàðíûì âëèÿíèåì ðàçíîñòè ðàáîò âû- õîäà èç ìåòàëëà è ïîëóïðîâîäíèêà, ôèêñèðîâàí- íûì è ïîäâèæíûì çàðÿäîì â äèýëåêòðèêå, à òàêæå çàðÿäîì ïîâåðõíîñòíûõ ñîñòîÿíèé) ñîñòàâëÿåò 1,58·10�4 Êë/ì2 ïðè ïðÿìîé è 1,37·10�4 Êë/ì2 ïðè îáðàòíîé ðàçâåðòêå íàïðÿæåíèÿ. Äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð 2-é ñåðèè íàïðÿæåíèå ïëîñ- êèõ çîí ïðè ïðÿìîé è îáðàòíîé ðàçâåðòêå ñîñòàâëÿåò �0,72 Â, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïëîòíîñòè ýôôåêòèâíîãî ïðèâåäåííîãî çàðÿäà 2,5·10�4 Êë/ì2. Ïîäà÷à ïîëîæè- òåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ ïðèâîäèò ê ïîÿâëå- íèþ èíäóöèðîâàííîãî îòðèöàòåëüíîãî çàðÿäà âåëè- ÷èíîé îêîëî 0,9·10-4 Êë/ì2. 2) ÂÔÕ n-HgCdTe/SiO2/Si3N4/In. Íà ðèñ. 2 ïðèâåäåíû ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð n-HgCdTe/SiO2/Si3N4 3-é è 4-é ñåðèé. Êàê ñëåäóåò èç ðèñ. 2, à, äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð íà îñíîâå HgCdTe ñ âàðèçîííûì ñëîåì (3-ÿ ñåðèÿ) òèïè÷åí ãèñòåðåçèñ â ðåæèìå îáåäíåíèÿ è îòñóòñòâèå ãèñòåðåçèñà â èíâåð- ñèè; ÷àñòîòíàÿ äèñïåðñèÿ íåçíà÷èòåëüíà. Ãëóáèíà ïðîâàëà ÂÔÕ äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð ñ âàðèçîííûì ñëî- åì áîëüøå, ÷åì äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð áåç âàðèçîííîãî ñëîÿ. Äëÿ îáðàçöà áåç âàðèçîííîãî ñëîÿ (4-ÿ ñåðèÿ) íàáëþäàåòñÿ óâåëè÷åíèå ãëóáèíû ïðîâàëà ïðè óâå- ëè÷åíèè ÷àñòîòû òåñòîâîãî ñèãíàëà, ÷òî ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî âëèÿíèåì íà èçìåðÿåìóþ åìêîñòü åì- �2 �1 0 1 2 90 80 70 60 50 40 Å ì êî ñò ü, ï Ô à) Íàïðÿæåíèå,  1 ÌÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 600 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 200 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 1 êÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 1 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà Ðèñ. 1. ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð p-HgCdTe/SiO2/Si3N4 1-é ñå- ðèè (à) è 2-é ñåðèè (á) ïðè ðàçíûõ ÷àñòîòàõ è íàïðàâëå- íèÿõ ðàçâåðòêè �2 �1 0 1 2 Íàïðÿæåíèå,  100 90 80 70 60 50 40 Å ì êî ñò ü, ï Ô á) 1 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 600 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 600 êÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 1 ÌÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2005, ¹ 4 37 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ êîñòè ïîâåðõíîñòíûõ ñîñòîÿíèé íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ. Äëÿ ñòðóêòóð äàííîé ñåðèè òèïè÷åí íèçêî÷àñòîòíûé âèä ÂÔÕ ïðè ÷àñòîòàõ òåñòîâîãî ñèãíàëà äî 1 ÌÃö. Îòñóòñòâèå çàìåòíîé ÷àñòîòíîé äèñïåðñèè åìêîñòè â îáîãàùåíèè ñâÿçàíî ñ áîëåå âûñîêîé ïðîâîäèìîñòüþ ïëåíêè (4 Îì�1·ñì�1). Èíòåðåñíîé îñîáåííîñòüþ, íàáëþäàâøåéñÿ äëÿ áîëüøîãî ÷èñëà îáðàçöîâ, ÿâëÿåòñÿ áîëüøèé ãèñòåðå- çèñ ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð n-HgCdTe/SiO2/Si3N4 ñ ïðè- ïîâåðõíîñòíûìè øèðîêîçîííûìè ñëîÿìè (ïî ñðàâíå- íèþ ñ ÌÄÏ-ñòðóêòóðàìè áåç âàðèçîííûõ ñëîåâ). Òàê- æå äëÿ âñåõ ñòðóêòóð ñ äâóõñëîéíûì äèýëåêòðèêîì (SiO2/Si3N4) îòìå÷åíî íàëè÷èå çàìåòíîãî ãèñòåðåçè- ñà â îáëàñòè ïîëîæèòåëüíûõ (îòíîñèòåëüíî ìèíèìó- ìà ÂÔÕ) íàïðÿæåíèé, ÷òî ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ïðè÷èíîé ãèñòåðåçèñà ÿâëÿåòñÿ èíæåêöèÿ ýëåêò- ðîíîâ èç ïðèïîâåðõíîñòíîãî ñëîÿ ïîëóïðîâîäíèêà â äèýëåêòðèê. Äëÿ ñòðóêòóð 3-é ñåðèè íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí ñîñòàâëÿåò 0,42  ïðè ïðÿìîé ðàçâåðòêå íàïðÿæåíèÿ è 1,53  ïðè îáðàòíîé ðàçâåðòêå, à äëÿ ñòðóêòóð 4-é ñåðèè � �0,48 Â. Âåëè÷èíà ïëîòíîñòè îòðèöàòåëüíî- ãî ýôôåêòèâíîãî çàðÿäà ñîñòàâëÿåò äëÿ ñòðóêòóð 3-é ñåðèè 1,3·10�4 Êë/ì2 è 4,8·10�4 Êë/ì2, à äëÿ ÌÄÏ- ñòðóêòóðû 4-é ñåðèè òèïè÷åí ïîëîæèòåëüíûé çàðÿä ñ ïëîòíîñòüþ 1,44·10�4 Êë/ì2. 3) ÂÔÕ p- è n-HgCdTe/ÀÎÏ/In. Ñ öåëüþ ñðàâíåíèÿ õàðàêòåðèñòèê ÌÄÏ-ñòðóêòóð ñ ðàçëè÷íûìè äèýëåêòðèêàìè áûëè ïðîâåäåíû èññëå- äîâàíèÿ ÂÔÕ ñòðóêòóð HgCdTe/ÀÎÏ ïðè ðàçíûõ òè- ïàõ ïðîâîäèìîñòè âàðèçîííîãî ïîëóïðîâîäíèêà. Íà ðèñ. 3 ïðèâåäåíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå ÂÔÕ äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð íà îñíîâå HgCdTe p- è n-òèïîâ ïðîâî- äèìîñòè. Áîëüøèå çíà÷åíèÿ åìêîñòè äèýëåêòðèêà äëÿ ñòðóêòóð ñ ÀÎÏ, îáóñëîâëåííûå áîëüøîé äèýëåêòðè- ÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòüþ, îïðåäåëÿþò âàæíóþ ðîëü âëèÿíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ îáúåìà ïëåíêè íà ôîðìèðîâà- íèå ýëåêòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. ×àñòîòíàÿ äèñïåð- ñèÿ åìêîñòè â îáîãàùåíèè è ñèëüíîé èíâåðñèè ÿðêî âûðàæåíà ïðè ïðîâîäèìîñòÿõ îáúåìà 0,63 Îì�1·ñì�1 (ðèñ. 3, à) è 2,6 Îì�1·ñì�1 (ðèñ. 3, á). Ðèñ. 2. ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð n-HgCdTe/SiO2/Si3N4 3-é ñåðèè (à) è 4-é ñåðèè (á) ïðè ðàçíûõ ÷àñòîòàõ è íàïðàâëåíèÿõ ðàçâåðòêè à) �3 �2 �1 0 1 2 3 80 70 60 50 40 Å ì êî ñò ü, ï Ô Íàïðÿæåíèå,  5 êÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 2 êÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 1 ÌÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 5 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà �3 �2 �1 0 1 2 Íàïðÿæåíèå,  80 70 60 Å ì êî ñò ü, ï Ô á) 1 ÌÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 5 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 200 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 1 ÌÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà �2 �1 0 1 Å ì êî ñò ü, ï Ô Íàïðÿæåíèå,  5 êÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 5 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà à) 200 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 1 ÌÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 800 600 400 200 Ðèñ. 3. ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð p-HgCdTe/ÀÎÏ/In 5-é ñåðèè (à) è 6-é ñåðèè (á) íà ðàçíûõ ÷àñòîòàõ �2,0 �1,5 �1,0 �0,5 0,0 Íàïðÿæåíèå,  á) Å ì êî ñò ü, ï Ô 500 400 300 200 100 10 êÃö, ïðÿìàÿ ðàçâåðòêà 10 êÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 200 êÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 1 ÌÃö, îáðàòíàÿ ðàçâåðòêà 38 ÔÓÍÊÖÈÎÍÀËÜÍÀß ÌÈÊÐÎ- È ÍÀÍÎÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2005, ¹ 4 ïîäà÷å íàïðÿæåíèÿ îò �2  äî 2 Â). Íàïðÿæåíèå ïëîñ- êèõ çîí ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/ÀÎÏ çàâèñèò îò òîãî, êàêîé àìïëèòóäû îòðèöàòåëüíîå íàïðÿæåíèå ïðèêëà- äûâàëîñü ê äàííîé ñòðóêòóðå. Äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/ÀÎÏ ïðè íóëåâîì ñìåùåíèè ðåàëèçóåòñÿ ðå- æèì îáîãàùåíèÿ. Äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð ñ àíîäíûì îêñèäîì òèïè÷åí ãè- ñòåðåçèñ ÂÔÕ ïðè íàïðÿæåíèÿõ, ñîîòâåòñòâóþùèõ ðå- æèìàì îáîãàùåíèÿ, îáåäíåíèÿ, èíâåðñèè, è ïëîòíîñòü ïîäâèæíîãî çàðÿäà ñîñòàâëÿåò îêîëî 5·10�4 Êë/ì2 ïðè èçìåíåíèÿõ íàïðÿæåíèÿ îò �2  äî 2 Â. ÌÄÏ-ñòðóêòóðû ñ äâóõñëîéíûì äèýëåêòðèêîì (SiO2/Si3N4) îáëàäàþò ìàëîé åìêîñòüþ äèýëåêòðèêà (70�90 ïÔ), ÷òî ñâÿçàíî ñ ìåíüøåé, ÷åì â ÀÎÏ, äè- ýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòüþ SiO2/Si3N4, ãèñòåðå- çèñîì â îáëàñòè ïîëîæèòåëüíûõ (îòíîñèòåëüíî íàïðÿ- æåíèÿ ïëîñêèõ çîí) íàïðÿæåíèé. Ïîäà÷à íàïðÿæåíèé â äèàïàçîíå �10 Â...10  íå ïðèâîäèò ê ïðîáîþ äè- ýëåêòðèêà, à òàêæå ê íàêîïëåíèþ ôèêñèðîâàííîãî çà- ðÿäà â äèýëåêòðèêå. Íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí äëÿ ÌÄÏ- ñòðóêòóð íà îñíîâå HgCdTe ñ âàðèçîííûìè ñëîÿìè ïðè ïðÿìîé ðàçâåðòêå íàïðÿæåíèÿ íå ïðåâûøàåò ïî ìîäóëþ 0,4 Â, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïëîòíîñòè ýôôåêòèâ- íîãî çàðÿäà îêîëî 1,4·10�4 Êë/ì2. Äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð ñ äâóõñëîéíûì äèýëåêòðèêîì íà îñíîâå HgCdTe áåç âàðèçîííûõ ñëîåâ ïëîòíîñòü ýôôåêòèâíîãî çàðÿäà ìîæåò äîñòèãàòü 5·10�4 Êë/ì2. Ïëîòíîñòü ïîäâèæíîãî çàðÿäà äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/SiO2/Si3N4 ìîæåò äîñòèãàòü 3,5·10�4 Êë/ì2 äëÿ ñëó÷àÿ íàëè÷èÿ âàðèçîííûõ ñëîåâ, à äëÿ ÌÄÏ-ñòðóê- òóð íà îñíîâå îäíîðîäíîãî ïîëóïðîâîäíèêà ýëåêòðîí- íîãî òèïà ïðîâîäèìîñòè ïëîòíîñòü ïîäâèæíîãî çàðÿ- äà ñóùåñòâåííî ìåíüøå. Ïðè íóëåâîì ñìåùåíèè äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/SiO2/Si3N4 òèïè÷íà ðåàëèçàöèÿ ðåæèìîâ ñëàáîãî îáîãàùåíèÿ, îáåäíåíèÿ èëè ñëàáîé èíâåðñèè â çàâèñèìîñòè îò òèïà ïðîâîäèìîñòè ïîëó- ïðîâîäíèêà è íàëè÷èÿ âàðèçîííûõ ñëîåâ. Çàêëþ÷åíèå Íà îñíîâàíèè ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î ïåðñïåêòèâíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ äâóõñëîéíîãî äèýëåêòðèêà SiO2/Si3N4 äëÿ öåëåé ïàñ- ñèâàöèè ïîâåðõíîñòè ìàòðè÷íûõ ôîòîïðèåìíèêîâ íà îñíîâå HgCdTe èç-çà âûñîêîé ýëåêòðè÷åñêîé ïðî÷- íîñòè, ñòàáèëüíîñòè è âîçìîæíîñòåé ìèíèìèçàöèè ôèêñèðîâàííîãî è ïîäâèæíîãî çàðÿäîâ â ýòîì äè- ýëåêòðè÷åñêîì ïîêðûòèè. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Ðîãàëüñêèé À. Èíôðàêðàñíûå äåòåêòîðû.� Íîâîñèáèðñê: Íàóêà, 2003. 2. Îâñþê Â. Í., Êóðûøåâ Ã. Ë., Ñèäîðîâ Þ. Ã. è äð. Ìàòðè÷íûå ôîòîïðèåìíûå óñòðîéñòâà èíôðàêðàñíîãî äèàïàçîíà.� Íîâîñè- áèðñê: Íàóêà, 2001. 3. Âîéöåõîâñêèé À. Â., Äàâûäîâ Â. Í. Ôîòîýëåêòðè÷åñêèå ÌÄÏ-ñòðóêòóðû èç óçêîçîííûõ ïîëóïðîâîäíèêîâ.� Òîìñê: Ðà- äèî è ñâÿçü, 1990. 4. Âîéöåõîâñêèé À. Â., Íåñìåëîâ Ñ. Í., Êóëü÷èöêèé Í. À. Åìêîñòíûå ñâîéñòâà ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/SiO2�Si3N4 // Ìàò-ëû 10-é Ìåæäóíàð. íàó÷.-òåõí. êîíô. «Âûñîêèå òåõíîëîãèè â ïðî- ìûøëåííîñòè Ðîññèè».� Ìîñêâà.� 2004.� Ñ. 141�147. Íàëè÷èå ìàêñèìóìà â îáëàñòè ñëàáîãî îáîãàùå- íèÿ íà ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð n-HgCdTe/ÀÎÏ ñâÿçàíî ñ íåìîíîòîííîé çàâèñèìîñòüþ èçìåðÿåìîé åìêîñòè îò åìêîñòè îáëàñòè ïðîñòðàíñòâåííîãî çàðÿäà ïðè çíà- ÷èòåëüíîì ñîïðîòèâëåíèè îáúåìà ýïèòàêñèàëüíîé ïëåíêè. Íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð 5-é ñåðèè ïðè ïðÿìîé è îáðàòíîé ðàçâåðòêå ñîñòàâëÿåò ñîîòâåòñòâåííî �1,25 è �1,1 Â, ýôôåêòèâíûé ïðèâåäåííûé çàðÿä ðàâåí 4·10�3 è 3,5·10�3 Êë/ì2, ñîîòâåòñòâåííî. Ãèñòåðåçèñ ïðîÿâ- ëÿåòñÿ äëÿ ñòðóêòóð 5-é ñåðèè è â èíâåðñèè, è â îáåä- íåíèè, âåëè÷èíà ýôôåêòèâíîãî ïîäâèæíîãî çàðÿäà ñî- ñòàâëÿåò 5·10�4 Êë/ì2. Äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð 6-é ñåðèè ïðè ïîäà÷å íàïðÿæåíèÿ äî �2  ïðè ïðÿìîé ðàçâåðòêå íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí ñîñòàâëÿåò �1,38 Â, ïðè îáðàòíîé � �1,08 Â, ÷òî ñîîò- âåòñòâóåò ïëîòíîñòÿì çàðÿäà 2,8·10�3 è 2,2·10�3 Êë/ì2, ñîîòâåòñòâåííî. Ïëîòíîñòü ïîäâèæíîãî çàðÿäà äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð 6-é ñåðèè ñîñòàâëÿåò 6·10�4 Êë/ì2.  èñõîäíîì ñîñòîÿíèè íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/ÀÎÏ ñîñòàâëÿåò îêîëî �0,5 Â, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò ïëîòíîñòè ïðèâåäåííîãî ê ãðàíèöå ðàçäåëà çàðÿäà 10�3 Êë/ì2. Ïîñëå ïîäà÷è îòðèöàòåëü- íîãî íàïðÿæåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî èíâåðñèè, õàðàê- òåðèñòèêè ÌÄÏ-ñòðóêòóð ñäâèãàþòñÿ â îáëàñòü îòðè- öàòåëüíûõ íàïðÿæåíèé, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î íàêîï- ëåíèè â ÀÎÏ ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà. Íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/ÀÎÏ çàâèñèò îò òîãî, êàêîé àìïëèòóäû îòðèöàòåëüíîå íàïðÿæåíèå ïðè- êëàäûâàëîñü ê äàííîé ñòðóêòóðå. Äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð n-HgCdTe/ÀÎÏ ïðè íóëåâîì ñìåùåíèè ðåàëèçóåòñÿ ðåæèì îáîãàùåíèÿ, äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð p-HgCdTe/ÀÎÏ ðåàëèçóåòñÿ ðåæèì èíâåðñèè.  îòëè÷èå îò ñòðóêòóð ñ äâóõñëîéíûì äèýëåêòðèêîì, â äàííîì ñëó÷àå ãèñòå- ðåçèñ ÂÔÕ íàáëþäàåòñÿ âî âñåé îáëàñòè íàïðÿæåíèé, ñîîòâåòñòâóþùèõ ìîäóëÿöèè ÂÔÕ. Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåíòà Òàêèì îáðàçîì, ýêñïåðèìåíòàëüíî èññëåäîâàíû ÂÔÕ ÌÄÏ-ñòðóêòóð p(n)-HgCdTå/SiO2/Si3N4 è p(n)- HgCdTå/ÀÎÏ, â òîì ÷èñëå ñ ïðèïîâåðõíîñòíûìè âàðè- çîííûìè ñëîÿìè. Ïîêàçàíî, ÷òî ñîïðîòèâëåíèå îáúåìà ýïèòàêñèàëüíîé ïëåíêè ñóùåñòâåííî âëèÿåò íà èçìåðÿ- åìóþ åìêîñòü ÌÄÏ-ñòðóêòóð p-HgCdTe/SiO2/Si3N4, n-HgCdTe/ÀÎÏ è p-HgCdTe/ÀÎÏ ïðè êîíöåíòðàöèè îñ- íîâíûõ íîñèòåëåé â ïëåíêå 1014�1015 ñì�3. ÌÄÏ-ñòðóêòóðû ñ àíîäíûì îêñèäîì îáëàäàþò áîëü- øîé åìêîñòüþ äèýëåêòðèêà (600�700 ïÔ), áîëüøåé ìîäóëÿöèåé åìêîñòè íà íèçêèõ ÷àñòîòàõ (300�500 ïÔ), ÷àñòîòíîé äèñïåðñèåé åìêîñòè â îáîãàùåíèè. Ïîäà÷à îòðèöàòåëüíîãî íàïðÿæåíèÿ àìïëèòóäîé â íåñêîëüêî âîëüò ÷àñòî ïðèâîäèò ê ïðîáîþ ÀÎÏ.  èñõîäíîì ñî- ñòîÿíèè íàïðÿæåíèå ïëîñêèõ çîí äëÿ ÌÄÏ-ñòðóêòóð HgCdTe/ÀÎÏ ñîñòàâëÿåò îêîëî �0,5 Â, ÷òî ñîîòâåòñòâó- åò ïëîòíîñòè ïðèâåäåííîãî ê ãðàíèöå ðàçäåëà çàðÿäà îêîëî 10�3 Êë/ì2. Ïîñëå ïîäà÷è îòðèöàòåëüíîãî íà- ïðÿæåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùåãî èíâåðñèè, õàðàêòåðèñ- òèêè ÌÄÏ-ñòðóêòóð ñäâèãàþòñÿ â îáëàñòü îòðèöàòåëü- íûõ íàïðÿæåíèé, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î íàêîïëåíèè â ÀÎÏ ïîëîæèòåëüíîãî çàðÿäà (äî 4·10�3 Êë/ì2 ïðè