Физика/2

В работе исследовано влияние обработки в потоке атомарного водорода (АВ) на поверхностное сопротивление полупроводника (GaAs) а так же влияние комбинированной обработки в потоке атомарного водорода при одновременном экспонировании ультрафиолетовым (УФ) излучением KrCl эксилампы (АВ + УФ). Показано, что комбинированная обработка приводит к значительно большему росту поверхностного сопротивления, по сравнению с обработкой в потоке АВ.

Методика эксперимента

Для проведения экспериментов, по исследованию воздействия обработки атомарного водорода при стимулирующем воздействии УФ излучения использовались тестовые структуры на основе GaAs с металлизацией, нанесённой электронно-лучевым испарением.

Для обработки в потоке атомарного водорода камера установки откачивалась до остаточного давления P = (2–4)·10^-6 мм рт.ст. Ток разряда и напряжение горения составляли 2 A и 230 В соответственно. Расход водорода поддерживался на уровне (7–8)·10^-2 л/мин, при этом давление водорода в вакуумной камере составляло (2–4)·10^-2 Па, а плотность потока атомов водорода – j = 10¹⁵ ат.·см^-2·с^-1. Обработка проводилась при температурах близких к комнатной в течение времени t = 1–30 мин.

Одновременно с воздействием АВ проводилось облучение ультрафиолетом KrCl-эксилампы через шлифованное кварцевое стекло особой чистоты (пропускание УФ 80%). Образец располагался под углом 45⁰ к горизонтальной поверхности, что обеспечивало одновременное попадание на него АВ и УФ излучения.

Так же проводилось исследование воздействия одного УФ на слоевое сопротивление полупроводника. Для этого на воздухе проводилось облучение тестовых структур KrCl-эксилампой в течение 5-30 мин.

Поверхностное контактное сопротивление измерялось методом линий передач.

Обсуждение результатов

Для выявления факторов, влияющих на изменение поверхностного сопротивления полупроводника, был проведён ряд экспериментов, показывающих вклад ультрафиолета, как фактора. На рис. 1 представлены данные по изменению поверхностного сопротивления полупроводника в результате экспонирования ультрафиолетом KrCl-эксилампы

Рис 1. Поверхностное сопротивление полупроводника, после экспонирования ультрафиолетом

Как видно из рис. 1 видно, что ультрафиолет не оказывает серьёзного влияния на поверхностное сопротивление полупроводника. Далее проводилось исследование влияния обработки атомарным водородом и комбинированной обработки атомарным водородом и УФ на поверхностное сопротивление полупроводника. На рис. 2 представлены результаты экспериментов.

Рис 2. Поверхностное сопротивление полупроводника, после обработки в потоке атомарного водорода (АВ) и комбинированной обработки (АВ + УФ)

Как видно из рис. 2, обработка в потоке АВ приводит к повышению поверхностного сопротивления в полтора раза. Комбинированная же обработка повышает сопротивление более чем в 3 раза, что говорит о стимулировании ультрафиолетом процессов, протекающих в полупроводнике при обработке его в потоке АВ.

Заключение

В результате проведения экспериментальных исследований установлено, что применение дополнительной вакуумной ультрафиолетовой обработки поверхности GaAs, вкупе с обработкой в потоке АВ, приводит к значительному росту поверхностного сопротивления полупроводника. Полученные данные позволяют говорить о том, что УФ стимулирует процессы, происходящие на поверхности полупроводника при обработке его в потоке АВ.