Влияние инжекционных эффектов на электрические свойства гетеропереходов pSi--nSi_1--xSn_x

Исследована вольт-амперная характеристика структур pSi--nSi_1--xSn_x в интервале значений температуры 293...393 K в целях выяснения роли инжекционных эффектов при формировании электрических свойств гетероструктур pSi--nSi_1--xSn_х, полученных на основе твердого раствора Si_1--xSn_x (0 ≤ x ≤ 0,04). Установлено, что вольт-амперная характеристика таких гетероструктур состоит из двух характерных участков. Определено, что первый участок вольт-амперной характеристики хорошо описывается экспоненциальной зависимостью. За экспоненциальной зависимостью на всех вольт-амперных характеристиках наблюдаются независимые от температуры сублинейные участки. Показано, что указанные участки хорошо описываются в рамках теории эффекта инжекционного обеднения. По сублинейному участку вольт-амперной характеристики определено значение параметра a, с использованием которого можно рассчитать концентрацию глубоких примесей, ответственных за появление сублинейного участка. Доказано, что исследованную структуру можно рассматривать как переход pSi--nSi_1--xSn_x--n⁺Si_1--xSn_x (0 ≤ x ≤ 0,04) с высокоомным nSi_1--xSn_x-слоем. Полученные результаты позволили сделать следующие выводы: в твердом растворе Si_1--xSn_x (0 ≤ x ≤ 0,04) существенную роль при формировании электрофизических свойств играет рассеяние носителей заряда не только на сложных комплексах, но и на нановключениях; установлена эффективность использования эпитаксиальных пленок твердых растворов Si_1--xSn_x (0 ≤ x ≤ 0,04), полученных на кремниевых подложках, как перспективных материалов при разработке диодов, функционирующих в режиме двойной инжекции

Работа выполнена в рамках проекта Государственной научно-технической программы Республики Узбекистан (проект № ОТ-Ф2-68)

Литература

[1] Зайнабидинов С.З., Мадаминов Х.М. Механизм токопрохождения в полупроводниковых p-Si--n-(Si₂)_1--x(CdS)_x структурах. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2020, № 4 (91), с. 58--72.DOI: http://dx.doi.org/10.18698/1812-3368-2020-4-58-72

[2] Андреев В.М., Долгинов Л.М., Третьяков Д.Н. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов. М., Сов. радио, 1975.

[3] Leiderman A.Yu., Karageorgy-Alkalaev P.M. On the theory of sublinear current-voltage characteristics of semiconductor structures. Solid State Commun., 1978, vol. 25, iss. 10, pp. 781--783. DOI: https://doi.org/10.1016/0038-1098(78)90239-9

[4] Usmonov Sh.N., Saidov A.S., Leiderman A.Yu. Effect of injection depletion in p--n heterostructures based on solid solutions (Si₂)_1--x--y(Ge₂)_x(GaAs)_y, (Si₂)_1--x(CdS)_x, (InSb)_1--x(Sn₂)_x, and CdTe_1--xS_x. Phys. Solid State, 2014, vol. 56, no. 12, pp. 2401--2407. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063783414120348

[5] Зайнабидинов С.З., Лейдерман А.Ю., Каланов М.У. и др. Особенности электрофизических свойств p--n-структур на основе непрерывного твердого раствора n-Ge--p-(Ge₂)_1--x--y(GaAs)_х(ZnSe)_у. Узбекский физический журнал, 2015, № 17, с. 301--305.

[6] Saidov A.S., Leyderman A.Yu., Usmonov Sh.N., et al. I--V characteristic of p--n structures based on a continuous solid solutions (Si₂)_1--x(CdS)_x. Semiconductors, 2009, vol. 43, no. 4, pp. 416--418. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782609040022

[7] Saidov A.S., Leyderman A.Yu., Usmonov Sh.N., et al. Effect of injection depletion in p-Si--n-(Si₂)_1--x(ZnSe)_x (0 ≤ x ≤ 0.01) heterostructure. Semiconductors, 2018, vol. 52, no. 9, pp. 1188--1192. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782618090142

[8] Saidov A.S., Saidov M.S., Usmonov Sh.N., et al. Growth of (InSb)_1--x(Sn₂)_x films on GaAs substrates by liquid-phase epitaxy. Semiconductors, 2010, vol. 44, no. 7, pp. 938--945. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782610070183

[9] Usmonov Sh.N., Mirsagatov S.A., Leyderman A.Yu. Study of the current-voltage characteristic of the n-CdS/p--CdTe heterostructure depending on temperature. Semiconductors, 2010, vol. 44, no. 3, pp. 313--317. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782610030073

[10] Саидов А.С., Амонов К.А., Лейдерман А.Ю. Исследование зависимости вольт-амперной характеристики p-Si--n-(Si₂)_1--x--y(Ge₂)_x(ZnSe)_y-структур от температуры. Comp. Nanotechnol., 2019, № 3, с. 16--21. DOI: https://doi.org/10.33693/2313-223X-2019-6-3-16-21

[11] Адирович Э.И., Карагеоргий-Алкалаев П.М., Лейдерман А.Ю. Токи двойной инжекции в полупроводниках. М., Сов. радио, 1978.

[12] Li S.S. Semiconductor physical electronics. New York, NY, Springer, 2006. DOI: https://doi.org/10.1007/0-387-37766-2

[13] Зайнабидинов С.З., Мадаминов Х.М. Влияние рекомбинационных процессов на механизм токопрохождения в pSi--nSi_1--xSn_x (0 ≤ x ≤ 0,04) структурах. Петербургский журнал электроники, 2017, № 4, с. 8--13.

[14] Мейлихов Е.З., Лазарев С.Д. Электрофизические свойства полупроводников. М., Атоминформ, 1987.

[15] Saidov A.S., Usmonov Sh.N., Kalanov M., et al. Structure and photoelectric properties of Si_1--xSn_x epilayers. Tech. Phys. Lett., 2010, vol. 36, no. 9, pp. 827--829. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063785010090154