Рассеяние на заряженных центрах

Подвижность носителей в канале определяется, главным образом, тремя механизмами рассеяния: на заряженных центрах, на фононах и на шероховатостях  поверхности.

 

А. Рассеяние на заряженных центрах

Существует три вида центров кулоновского рассеяния в инверсионных слоях, влияющих на подвижность: ионы легирующих примесей, заряженные поверхностные состояния на границе раздела SiSiO2 и заряженные ловушки в объеме подзатворного окисла (пределах 1-2 нм). Как правило, концентрации последних находятся в диапазоне 1010…1012см-2. Сечение кулоновского рассеяния на заряженных центрах можно грубо оценить следующим образом. «Радиус» дефекта определяется из равенства потенциальной энергии кулоновского центра и средней энергии свободных носителей (~ kТ)

.

Тогда сечение рассеяния на кулоновских центрах имеет следующую температурную зависимость:

.

Вспоминая, что тепловая скорость носителей vT, получаем оценку для среднего времени пробега при столкновении с заряженными дефектами.

Соответственно, подвижность, связанная с рассеянием только на ионизированных примесях,

                                                              

Полученная формула основана на очень грубых приближениях; достаточно сказать, что рассеяние на кулоновских центрах в инверсионном слое не носит, как мы предполагали, трехмерного характера. Тем не менее, несмотря на это, температурная зависимость подвижности (5.1.1) часто (хотя и не всегда) и с хорошей точностью выполняется при измерениях.

Значение подвижности , связанной с кулоновским рассеянием, определяется плотностью носителей в инверсионном слое. В подпороговом режиме величина  пропорциональна поверхностной концентрации  и уменьшается с ростом NA в диапазоне см-3. При концентрациях в подложке NA<  см-3, величина  определяется другими заряженными центрами − заряженными поверхностными состояниями и ловушками в окисле, действие которых в обычных условиях проявляется слабо. Однако их действие усиливается, например, если происходит инжекция горячих носителей в подзатворный окисел.

Важно иметь ввиду, что механизм рассеяния на кулоновских центрах существенен только в том случае, если плотность электронов в канале мала. В надпороговом режиме потенциал заряженных примесей эффективно экранируется свободными носителями в канале, и роль рассеяния на примесях существенно уменьшается.

 

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector