Влияние плотности ростовых ямочных дефектов поверхности InAlAs на температурные зависимости параметров Au/Ti/n-InAlAs(001) диодов Шоттки

Abstract

Тройное соединения InAlAs является перспективным материалом для создания СВЧфотодетекторов с барьером Шоттки (БШ) [1]. Природа формирования БШ на границе раздела металлполупроводник и связанные с ней механизмы переноса зарядов являются предметом интенсивных исследований уже несколько десятилетий, поскольку свойства этой границы раздела определяют рабочие характеристики приборов, их стабильность и надежность. Вольт-амперные характеристики (ВАХ) реальных БШ обычно не соответствуют идеальной модели термоэлектронной эмиссии (TЭ). Неидеальное поведение ВАХ БШ (коэффициент идеальности больше 1) в слаболегированном (менее 1016 см-3 ) полупроводнике часто связывают с наличием естественного оксидного слоя и интерфейсных ловушек. С другой стороны, в работе Танга [2] показано, что неидеальное поведение ВАХ может быть количественно объяснено предположением о наличии на границе раздела металл/полупроводник локально расположенных областей с пониженной высотой барьеров и линейными размерами порядка глубины области обеднения. Аргументом в пользу использования модели Танга для анализа ВАХ является проявление в экспериментах аномальной корреляционной зависимости коэффициента идеальности (n) и высоты БШ (b0) от температуры. В большинстве работ, в которых модель Танга применяется для объяснения поведения температурных зависимостей параметров различных БШ, отсутствуют предположения о природе неоднородностей. В данной работе изучено влияние плотности ростовых ямочных дефектов поверхности слоев InAlAs (рис. 1 а, вставка), выращенных методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках InP (001), на температурные (78–380 К) зависимости вольт-амперных характеристик барьеров Шоттки Au/Ti/n-InAlAs. Показано, что уменьшение плотности ростовые дефекты с 107 до 106 см-2 оказывают слабое влияния на ВАХ при температурах выше 200 K, которые хорошо описываются теорией ТЭ со значениями n и b0 близкими к 1.1 и 0.69 эВ, соответственно (рис. 1). В тоже время изменение плотности дефектов оказывает существенное влияние на параметры БШ при температурах ниже 200 K, поведение которых хорошо описывается моделью Танга, предполагающей наличие на поверхности InAlAs локальных неоднородностей с пониженной высотой барьера. Сопоставление полученных данных показывает, что ростовые ямочные дефекты являются причиной возникновения таких областей.