Preview

Доклады Национальной академии наук Беларуси

Расширенный поиск

Процессы деградации электролюминесценции светоизлучающих структур на основе тонких пленок оксида и нитрида кремния

https://doi.org/10.29235/1561-8323-2021-65-2-158-167

Полный текст:

Аннотация

Одно-, двух- и трехслойные светоизлучающие композиции SiO2 /Si, SiN1,2/SiO2 /Si и SiO2 /SiN0,9/SiO2 /Si изготовлены на кремниевых подложках p-типа методами химического осаждения из газовой фазы и термооксидирования кремния. Элементный состав и толщины диэлектрических слоев изучены методами резерфордовского обратного рассеяния, растровой электронной микроскопии и спектральной эллипсометрии. Для изучения электролюминесценции (ЭЛ) использовалась система «электролит–диэлектрик–полупроводник», регистрация спектров ЭЛ проводилась в гальваностатическом режиме при положительном смещении кремниевой подложки. На спектрах ЭЛ образца SiO2 /Si проявляется интенсивная полоса с максимумом 1,9 эВ, спектры ЭЛ образцов SiN1,2/SiO2 /Si и SiO2 / SiN0,9/SiO2 /Si характеризуются наличием полос с максимумами при 1,9, 2,3 и 2,7 эВ. Обсуждается природа этих полос. Пропускание через образец SiO2 /SiN0,9/SiO2 /Si заряда в диапазоне 100–500 мКл/см2 приводит к увеличению интенсивности ЭЛ всех регистрируемых полос. После пропускания через образец с трехслойной диэлектрической пленкой заряда величиной 1 Кл/см2 интенсивность ЭЛ уменьшается, что объяснено деградацией верхнего слоя оксида кремния. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что нитрид кремния, нанесенный поверх слоя SiO2 , предохраняет слой SiO2 от полевой деградации и преждевременного пробоя. Наиболее стабильной электролюминесценцией при воздействии сильного электрического поля характеризуется структура SiN1,2/SiO2 /Si.

Об авторах

И. А. Романов
Белорусский государственный университет
Беларусь

Романов Иван Александрович, мл. науч. сотрудник

ул. Курчатова, 5, 220108, Минск



Ф. Ф. Комаров
Институт прикладных физических проблем имени А. Н. Севченко Белорусского государственного университета; Научно-исследовательский технологический университет «МИСиС»
Беларусь

Комаров Фадей Фадеевич, член-корреспондент НАН Беларуси, д-р физ.-мат. наук, заведующий лабораторией

ул. Курчатова, 7, 220108, Минск



Л. А. Власукова
Белорусский государственный университет
Беларусь

Власукова Людмила Александровна, канд. физ.-мат. наук, заведующая лабораторией

ул. Курчатова, 5, 220108, Минск



И. Н. Пархоменко
Белорусский государственный университет
Беларусь

Пархоменко Ирина Николаевна, канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Курчатова, 5, 220108, Минск



Н. С. Ковальчук
ОАО «Интеграл»
Беларусь

Ковальчук Наталья Станиславовна, канд. техн. наук, заместитель главного инженера

ул. Казинца, 121А, 220108, Минск



Список литературы

1. Effect of Auger recombination induced by donor and acceptor states on luminescence properties of silicon quantum Dots/SiO2 multilayers / B. S. Joo [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – Vol. 801. – P. 568–572. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.06.171

2. Intense green-yellow electroluminescence from Tb+-implanted silicon-rich silicon nitride/oxide light emitting devices / Y. Berencen [et al.] // Applied Physics Letters. – 2013. – Vol. 103, N 11. – Art. 111102 (4 p.). https://doi.org/10.1063/1.4820836

3. Барабан, А. П. Электроника слоев SiO2 на кремнии / А. П. Барабан, В. В. Булавинов, П. П. Коноров. – Л., 1988. – 304 с.

4. Luminescence of SiO2 layers on silicon at various types of excitation / A. P. Baraban [et al.] // Journal of Luminescence. – 2019. – Vol. 205. – P. 102–108. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2018.09.009

5. Фото- и электролюминесценция структур оксид–нитрид–оксид–кремний для применения в кремниевой оптоэлектронике / И. А. Романов [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2018. – Т. 62, № 5. – С. 546–554. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2018-62-5-546-554

6. Электролюминесценция структур Si–SiO2–Si3N4 / А. П. Барабан [и др.] // Письма в Журн. техн. физики. – 2002. – Т. 28, № 23. – С. 14–23.

7. Гриценко, В. А. Структура границ раздела кремний/оксид и нитрид/оксид / В. А. Гриценко // Успехи физ. наук. – 2009. – Т. 179, № 9. – С. 921–930.

8. Jeppson, K. O. Negative bias stress of MOS devices at high electric fields and degradation of MNOS devices / K. O. Jeppson, C. M. Svensson // Journal of Applied Physics. – 1977. – Vol. 48, N 5. – P. 2004–2014. https://doi.org/10.1063/1.323909

9. Барабан, А. П. Дефекты и дефектообразование в окисном слое ионно-имплантированных структур кремний– двуокись кремния / А. П. Барабан, Л. В. Милоглядова // Журн. техн. физики. – 2002. – Т. 72, №. 5. – С. 56–60.

10. Белый, В. И. Нитрид кремния в электронике / В. И. Белый, Л. Л. Васильева, В. А. Гриценко. – Новосибирск, 1982. – 200 с.

11. Gritsenko, V. A. Unsteady silicon nitride conductivity in high electric fields / V. A. Gritsenko, E. E. Meerson, S. P. Sinitsa // Physica Status Solidi (A). – 1978. – Vol. 48, N 1. – P. 31–37. https://doi.org/10.1002/pssa.2210480105

12. Di Valentin, C. Ab initio study of transition levels for intrinsic defects in silicon nitride / C. Di Valentin, G. Palma, G. Pacchioni // Journal of Physical Chemistry C. – 2011. – Vol. 115, N 2. – P. 561–569. https://doi.org/10.1021/jp106756f

13. Robertson, J. Defects and hydrogen in amorphous silicon nitride / J. Robertson // Philosophical Magazine B. – 1994. – Vol. 69, N 2. – P. 307–326. https://doi.org/10.1080/01418639408240111

14. DiMaria, D. J. Electron heating in silicon nitride and silicon oxynitride films / D. J. DiMaria, J. R. Abernathey // Journal of Applied Physics. – 1986. – Vol. 60, N 5. – P. 1727–1729. https://doi.org/10.1063/1.337265


Просмотров: 53


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8323 (Print)
ISSN 2524-2431 (Online)