НИЗКОЧАСТОТНАЯ ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ДИОДА С ПРЫЖКОВОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ ПО ТРЕХЗАРЯДНЫМ ДЕФЕКТАМ

Впервые теоретически рассчитана емкость полупроводникового p+n+-диода, в котором и p⁺-область, и n⁺-область полностью компенсированы точечными радиационными дефектами (rt-дефектами) одного вида. Каждый rt-дефект вносит два уровня энергии в энергетическую щель (запрещенную зону) кристаллической матрицы и может находиться в одном из трех зарядовых состояний (−1, 0, +1). Такой диод, в котором отсутствуют и электроны в c-зоне, и дырки в v-зоне, называется ζ-диодом. Ток в ζ-диоде осуществляется только посредством прыжков электро-нов между rt-дефектами. В дрейфово-диффузионном приближении численно решена система стационарных нелинейных дифференциальных уравнений, описывающая прыжковую миграцию электронов по rt-дефектам. Рассчитаны статические вольт-фарадные характеристики ζ-диода на основе кристаллического кремния для интервала рабочих температур от 78 до 373 К. Отмечена возможность использования ζ-диодов в качестве радиационно-стойких варикапов, работающих при низких (криогенных) температурах.

1. Поклонский, Н. А. Ионизационное равновесие и прыжковая электропроводность в легированных полупроводниках / Н. А. Поклонский. – Минск: Изд. центр БГУ, 2004. – 195 с.

2. Pollak, M. Hopping – past, present and future(?) / M. Pollak // Phys. Status Solidi B. – 2002. – Vol. 230, N 1. – P. 295–304. doi.org/10.1002/1521-3951(200203)230:13.0.CO;2-C

3. Carrier transport of diamond p+-i-n+ junction diode fabricated using low-resistance hopping p+ and n+ layers / K. Oyama [et al.] // Phys. Status Solidi A. – 2011. – Vol. 208, N 4. – P. 937–942. doi.org/10.1002/pssa.201026490

4. Ionization equilibrium at the transition from valence-band to acceptor-band migration of holes in boron-doped diamond / N. A. Poklonski [et al.] // J. Appl. Phys. – 2016. – Vol. 119, N 24. – P. 245701. doi.org/10.1063/1.4954281

5. Булярский, С. В. Термодинамика комплексообразования и кластеризации дефектов в полупроводниках / С. В. Булярский, В. В. Светухин, П. Е. Львов // Физика и техника полупроводников. – 2000. – Т. 34, № 4. – С. 385–388.

6. Zangenberg, N. On-line DLTS investigations of the mono- and di-vacancy in p-type silicon after low temperature electron irradiation / N. Zangenberg, J.-J. Goubet, A. N. Larsen // Nucl. Instrum. Meth. B. – 2002. – Vol. 186, N 1–4. – P. 71–77. doi.org/10.1016/S0168-583X(01)00876-X

7. Radiation effects in semiconductors / ed. by K. Iniewski. – Boca Raton: CRC Press, 2011. – 420 p.

8. Брудный, В. Н. Зарядовая нейтральность в полупроводниках: дефекты, границы раздела, поверхность / В. Н. Брудный // Изв. вузов. Физика. – 2013. – Т. 56, № 7. – С. 27–29.

9. Liou, J. J. Capacitance of semiconductor p-n junction space-charge layers: an overview / J. J. Liou, F. A. Lindholm // Proc. IEEE. – 1988. – Vol. 76, N 11. – P. 1406–1422. doi.org/10.1109/5.90112

10. Sarjeant, W. J. Capacitive components for power electronics / W. J. Sarjeant, I. W. Clelland, R. A. Price // Proc. IEEE. – 2001. – Vol. 89, N 6. – P. 846–855. doi.org/10.1109/5.931475

11. Johnston, A. H. Radiation damage of electronic and optoelectronic devices in space / A. H. Johnston // Proc. of 4th Int. Workshop on Radiation Effects on Semiconductor Devices for Space Application, Tsukuba, Japan, October 11–13, 2000. – P. 1–9 [Electronic resource]. – Mode of access: hdl.handle.net/2014/16123.

12. Поклонский, Н. А. Эффект поля и электрическая емкость кристаллов кремния при прыжковой проводимости по точечным радиационным дефектам, «локализующим» уровень Ферми / Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. Г. Забродский // Физика и техника полупроводников. – 2007. – Т. 41, № 11. – С. 1317–1323.

13. Полупроводниковый диод с прыжковой миграцией электронов по точечным дефектам кристаллической матрицы / Н. А. Поклонский [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2017. – Т. 61, № 3. – С. 30–37.

14. Поклонский, Н. А. Распределение электростатического потенциала и зарядовых состояний неподвижных дефектов при прыжковой миграции электронов между ними в полупроводниковой пленке / Н. А. Поклонский, С. А. Вырко, А. И. Ковалев // Аморфные и микрокристаллические полупроводники: сб. тр. IX Междунар. конф., Санкт-Петербург, 7–10 июля 2014 г. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. – С. 93–94.

15. Интегральная электрическая емкость полупроводникового диода с трехзарядными радиационными точечными дефектами / Н. А. Поклонский [и др.] // Актуальные проблемы физики твердого тела (ФТТ-2016): сб. докл. Междунар. науч. конф., Минск, 22–25 нояб. 2016 г.: в 3 т. / редкол.: Н. М. Олехнович (пред.) [и др.]. – Минск: Ковчег, 2016. – Т. 2. – С. 135–138.

16. Дифференциальная емкость полупроводникового диода с прыжковой проводимостью по радиационным дефектам / Н. А. Поклонский [и др.] // Материалы и структуры современной электроники: сб. науч. тр. VII Междунар. науч. конф., Минск, 12–13 окт. 2016 г. / редкол.: В. Б. Оджаев (отв. ред.) [и др.]. – Минск: БГУ, 2016. – С. 178–181.