Исследование слоистых структур на основе легированных бором монокристаллов алмаза для применения в полупроводниковой электронике Тарелкин Сергей Александрович

Краткое описание

Тарелкин, Сергей Александрович.
Исследование слоистых структур на основе легированных бором монокристаллов алмаза для применения в полупроводниковой электронике : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.10 / Тарелкин Сергей Александрович; [Место защиты: Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)]. - Москва; Троицк, 2019. - 132 с. : ил.
Оглавление диссертациикандидат наук Тарелкин Сергей Александрович
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Синтетический алмаз
1.2 Алмаз - перспективный полупроводниковый материал. Основные преимущества
1.3 Легированный бором алмаз с акцепторной проводимостью
1.4 Методики легирования алмаза бором
1.4.1 Легирование алмаза в процессе HPHT роста
1.4.2 Легирование алмаза в процессе газофазного осаждения
1.4.3 Легирование методом ионной имплантации
1.5 Экспериментальные данные об электрофизических свойствах легированных алмазов
1.6 Предельный уровень легирования алмаза бором и сверхпроводимость
1.7 Алмазные диоды Шоттки
1.7.1 Общие принципы работы диода с барьером Шоттки
1.7.2 Основные результаты по моделированию и созданию алмазных диодов Шоттки ..25 Глава 2. Аналитическая модель проводимости полупроводникового алмаза
2.1 Концентрация свободных носителей заряда
2.2 Эффективная масса плотности состояний
2.3 Уравнение электронейтральности и определение уровня Ферми
2.4 Транспортные свойства алмаза
2.4.1 Рассеяние на ионизированных центрах
2.4.2 Рассеяние на нейтральных примесях
2.4.3 Рассеяние на акустических фононах
2.4.4 Рассеяние на оптических фононах
2.4.5 Определение омической подвижности носителей заряда
2.4.6 Анализ вклада отдельных механизмов рассеяния
2.4.7 Эффект Холла в тау-приближении
2.5 Аналитические зависимости удельного сопротивления полупроводникового алмаза от уровня легирования
2.6 Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальные методики для исследования эффекта Холла в алмазе
3.1 Исследование эффекта Холла в полупроводниках
3.2 Геометрия электрических контактов для исследования полупроводникового алмаза (методы Hall bar и Van-der-Pauw)
3.2.1 Геометрия Холл-бар (Hall bar)
3.2.2 Геометрия ван-дер-Пау
3.3 Возможные ошибки измерений при исследовании эффекта Холла
3.4 Система для исследования эффекта Холла в широкозонных полупроводниковых материалах Lake Shore Hall Measurement System (HMS 7707A)
3.5 Особенности синтеза легированного бором НРНТ алмаза: ростовые секторы
3.6 Методы визуализации ростовых секторов и подготовка экспериментальных образцов
3.7 Экспериментальные исследования омических контактов к полупроводниковому алмазу
3.8 Выводы по главе
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований магнитотранспортных свойств алмазных образцов
4.1 Экспериментальные образцы
4.1.1 Изменение формы кристаллов с увеличением концентрации бора
4.1.2 Раскрой кристаллов. Изготовление пластин
4.1.3 Изготовление омических контактов
4.2 Измерение поглощения в ИК диапазоне
4.3 Влияние неоднородности распределения бора: результаты определения электрических характеристик по эффекту Холла
4.4 Температурные зависимости удельного сопротивления образцов с разным уровнем легирования
4.5 Температурные зависимости Холловской концентрации и подвижности свободных носителей заряда
4.6 Процедура регрессионного анализа для определения реальной концентрации легирующих примесей и параметров модели рассеяния
4.7 Зависимости концентрации акцепторных центров и степени компенсации от добавки бора в ростовую смесь
4.8 Сверхпроводимость сильнолегированных бором монокристаллов алмаза
4.8.1 Экспериментальные образцы. Элементный состав и морфология поверхности
4.8.2 Исследования температурных зависимостей электрических свойств образцов
4.9 Выводы по главе
Глава 5. Оптимизация конструкции Шоттки диодов с использованием разработанной модели проводимости легированного бором алмаза
5.1 Алмазные диоды Шоттки первого поколения
5.1.1 Изготовление АДШ первого поколения
5.1.2 Характеристики АДШ первого поколения
5.2 Алмазные диоды Шоттки второго поколения
5.2.1 Изготовление АДШ второго поколения
5.2.2 Исследования тока АДШ в прямом направлении
5.2.3 Эффект резистивного саморазогрева диода при протекании прямого тока
5.2.4 Моделирование температурной стабилизации диода при протекании тока
5.2.5 АДШ второго поколения в закрытом состоянии
5.2.6 Фактор качества Балига для силового диода
5.3 Оптимизация конструкции алмазного диода Шоттки
5.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ