Температурный метод

Температурный метод, или метод Грея – Брауна, основан на анализе изменения напряжения плоских зон V_FB МДП‑структуры при изменении температуры T. При изменении температуры полупроводника меняется объемное положение уровня Ферми.

Закон изменения φ₀(T), а следовательно и φ₀(E), известен и в области полной ионизации примеси довольно прост. Из выражения (3.83) для напряжения плоских зон V_FB следует, что при изменении температуры

. (3.119)

Графическое дифференцирование соотношения (3.119) приводит к выражению для N_ss:

. (3.120)

Основным достоинством температурного метода является тот факт, что этим методом возможно получить величину плотности поверхностных состояний N_ss вблизи краев запрещенной зоны. К недостаткам метода следует отнести необходимость измерений в широком интервале температур T = (77÷400) К и трудность расчета, а также необходимость выполнения критерия высокочастотности в широком диапазоне температур. На рисунке 3.21а, б, в приведены экспериментальные C‑V кривые, их изменение с температурой и результаты расчета.

Рис. 3.21. Расчет плотности поверхностных состояний температурным методом:

а) экспериментальные высокочастотные ВФХ МДП‑структур Si‑SiO₂‑Al при разных температурах T; б) зависимость измерения напряжения плоских зон ΔV_FB и положения уровня Ферми φ₀ в объеме полупроводника от температуры; в) зависимость плотности ПС N_ss от энергии E в запрещенной зоне полупроводника, рассчитанная из уравнения (3.120) по этим экспериментальным данным

3.7. Флуктуации поверхностного потенциала в МДП‑структурах