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富硅氮化硅/c-Si异质结中的电流输运机理研究

丁文革 桑云刚 于威 杨彦斌 滕晓云 傅广生

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富硅氮化硅/c-Si异质结中的电流输运机理研究

丁文革, 桑云刚, 于威, 杨彦斌, 滕晓云, 傅广生

Current transport mechanism in silicon-rich silicon nitride/c-Si heterojunction

Ding Wen-Ge, Sang Yun-Gang, Yu Wei, Yang Yan-Bin, Teng Xiao-Yun, Fu Guang-Sheng
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  • 采用对靶磁控溅射方法在p型晶体硅(c-Si)衬底上沉积n型富硅氮化硅(SiNx)薄膜, 形成了富硅SiNx/c-Si异质结. 异质结器件呈现出较高的整流比,在室温下当V=2 V时为1.3103. 在正向偏压下温度依赖的J-V特性曲线可以分为三个明显不同的区域. 在低偏压区载流子的输运满足欧姆传输机理, 在中间偏压区的电流是由载流子的隧穿过程和复合过程共同决定的, 在较高偏压区的电输运以具有指数陷阱分布的空间电荷限制电流(SCLC)传输机理为主.
    The n-type Si-rich SiNx film is deposited on a p-type crystalline Si (c-Si) substrate by facing target sputtering technique, and the Si-rich SiNx/c-Si heterojunction device is finally formed. The heterojunction device shows a high rectification ratio (1.3 103 at 2 V) at room temperature. Three distinct regions of temperature-dependence J-V characteristic curve can be identified, where different current density variations are indicated. In the low voltage range the current follows Ohmic behavior. In the intermediate range of voltage the current is governed by tunneling and recombination process, while space-charge-limited current (SCLC), with an exponential distribution of trapping states, dominates the conduction mechanism in the relatively high voltage range.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 60940020)、河北省自然科学基金(批准号: E2012201059)和河北省重点基础研究项目(批准号: 12963930D)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 60940020), the Natural Science Foundation of Hebei Province, China (Grant No. E2012201059), and the Key Basic Research Project of Hebei Province, China (Grant No. 12963930D).
    [1]

    Park N M, Choi C J, Seong T Y, Park S J 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1355

    [2]

    Dal Negro L, Yi J H, Kimerling L C, Hamel S, Williamson A, Galli G 2006 Appl. Phys. Lett. 88 183103

    [3]

    Makarova M, Vuckovic J, Sanda H, Nishi Y 2006 Appl. Phys. Lett. 89 221101

    [4]

    Wang M, Xie M, Ferraioli L, Yuan Z, Li D, Yang D, Pavesi L 2008 J. Appl. Phys. 104 083504

    [5]

    Chen L Y, Chen W H, Hong F C N 2005 Appl. Phys. Lett. 86 193506

    [6]

    Huang R, Chen K J, Han P G, Dong H P, Wang X, Chen D Y, Li W, Xu J, Ma Z Y, Huang X F 2007 Appl. Phys. Lett. 90 093515

    [7]

    Warga J, Li R, Basu S N, Negro D 2008 Appl. Phys. Lett. 93 151116

    [8]

    Cen Z H, Chen T P, Ding L, Liu Y, Wong J I, Yang M, Liu Z, Goh W P, Zhu F R, Fung S 2009 Appl. Phys. Lett. 94 041102

    [9]

    Li A P, Zhang L, Zhang Y X, Qin G G, Wang X, Hu X W 1996 Appl. Phys. Lett. 69 4

    [10]

    Zingway Pei, Chang Y R, Hwang H L 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2839

    [11]

    Huang R, Song J, Wang X, Guo Y Q, Song C, Zheng Z H, Wu X L, Chu P K 2012 Opt. Lett. 37 692

    [12]

    Wang M, Huang J, Yuan Z, Anopchenko A, Li D, Yang D, Pavesi L 2008 J. Appl. Phys. 104 083505

    [13]

    Zhang J Q, Feng L H, Cai W, Zheng J G, Cai Y P, Li B, Wu L L, Shao Y 2002 Thin Solid Films 414 113

    [14]

    Song D Y, Cho E C, Conibeer G, Huang Y D, Martin A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 123510

    [15]

    Xu G Y, Wang T M, Wang G L 2001 J. Functional Materials and Devices 7 0045 (in Chinese) [徐刚毅, 王天民, 王金良 2001 功能材料与器件学报 7 0045]

    [16]

    Casey H C, Muth J, Krishnankutty S, Zavada J M 1996 Appl. Phys. Lett. 68 2867

    [17]

    Perlin P, Osinski M, Eliseev P G, Smagley V A, Mu J, Banas M, Sartori P 1996 Appl. Phys. Lett. 69 1680

    [18]

    Cen Z H, Chen T P, Ding L, Liu Y, Wong J I, Yang M, Liu Z, Goh W P, Zhu F R, Fung S 2009 J. Appl. Phys. 105 123101

    [19]

    Yu X K, Shao L, Chen Q Y, Trombetta L, Wang C Y, Dharmaiahgari B, Wang X M, Chen H, Ma K B, Liu J R, Ch W K 2006 Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 249 414

    [20]

    Mark P, Helfrich W 1962 J. Appl. Phys. 33, 205

    [21]

    Ratiq M A, Tsuchiya Y, Mizuta H, Oda S, Uno S, Durrani Z A K, Milne W I 2005 Appl. Phys. Lett. 87 182101

    [22]

    Shen Z, Kortshagen U, Campbell S A 2004 J. Appl. Phys. 96 2204

    [23]

    Furukawa S, Kagawa T, Matsumoto N 1982 Solid State Commun 44 927

    [24]

    Kumar V, Jain S C, Kapoora A K, Poortmans J, Mertens R 2003 J. Appl. Phys. 94 1283

  • [1]

    Park N M, Choi C J, Seong T Y, Park S J 2001 Phys. Rev. Lett. 86 1355

    [2]

    Dal Negro L, Yi J H, Kimerling L C, Hamel S, Williamson A, Galli G 2006 Appl. Phys. Lett. 88 183103

    [3]

    Makarova M, Vuckovic J, Sanda H, Nishi Y 2006 Appl. Phys. Lett. 89 221101

    [4]

    Wang M, Xie M, Ferraioli L, Yuan Z, Li D, Yang D, Pavesi L 2008 J. Appl. Phys. 104 083504

    [5]

    Chen L Y, Chen W H, Hong F C N 2005 Appl. Phys. Lett. 86 193506

    [6]

    Huang R, Chen K J, Han P G, Dong H P, Wang X, Chen D Y, Li W, Xu J, Ma Z Y, Huang X F 2007 Appl. Phys. Lett. 90 093515

    [7]

    Warga J, Li R, Basu S N, Negro D 2008 Appl. Phys. Lett. 93 151116

    [8]

    Cen Z H, Chen T P, Ding L, Liu Y, Wong J I, Yang M, Liu Z, Goh W P, Zhu F R, Fung S 2009 Appl. Phys. Lett. 94 041102

    [9]

    Li A P, Zhang L, Zhang Y X, Qin G G, Wang X, Hu X W 1996 Appl. Phys. Lett. 69 4

    [10]

    Zingway Pei, Chang Y R, Hwang H L 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2839

    [11]

    Huang R, Song J, Wang X, Guo Y Q, Song C, Zheng Z H, Wu X L, Chu P K 2012 Opt. Lett. 37 692

    [12]

    Wang M, Huang J, Yuan Z, Anopchenko A, Li D, Yang D, Pavesi L 2008 J. Appl. Phys. 104 083505

    [13]

    Zhang J Q, Feng L H, Cai W, Zheng J G, Cai Y P, Li B, Wu L L, Shao Y 2002 Thin Solid Films 414 113

    [14]

    Song D Y, Cho E C, Conibeer G, Huang Y D, Martin A 2007 Appl. Phys. Lett. 91 123510

    [15]

    Xu G Y, Wang T M, Wang G L 2001 J. Functional Materials and Devices 7 0045 (in Chinese) [徐刚毅, 王天民, 王金良 2001 功能材料与器件学报 7 0045]

    [16]

    Casey H C, Muth J, Krishnankutty S, Zavada J M 1996 Appl. Phys. Lett. 68 2867

    [17]

    Perlin P, Osinski M, Eliseev P G, Smagley V A, Mu J, Banas M, Sartori P 1996 Appl. Phys. Lett. 69 1680

    [18]

    Cen Z H, Chen T P, Ding L, Liu Y, Wong J I, Yang M, Liu Z, Goh W P, Zhu F R, Fung S 2009 J. Appl. Phys. 105 123101

    [19]

    Yu X K, Shao L, Chen Q Y, Trombetta L, Wang C Y, Dharmaiahgari B, Wang X M, Chen H, Ma K B, Liu J R, Ch W K 2006 Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 249 414

    [20]

    Mark P, Helfrich W 1962 J. Appl. Phys. 33, 205

    [21]

    Ratiq M A, Tsuchiya Y, Mizuta H, Oda S, Uno S, Durrani Z A K, Milne W I 2005 Appl. Phys. Lett. 87 182101

    [22]

    Shen Z, Kortshagen U, Campbell S A 2004 J. Appl. Phys. 96 2204

    [23]

    Furukawa S, Kagawa T, Matsumoto N 1982 Solid State Commun 44 927

    [24]

    Kumar V, Jain S C, Kapoora A K, Poortmans J, Mertens R 2003 J. Appl. Phys. 94 1283

  • [1] 刘俊岭, 柏于杰, 徐宁, 张勤芳. GaS/Mg(OH)2异质结电子结构的第一性原理研究.  , 2024, 73(13): 137103. doi: 10.7498/aps.73.20231979
    [2] 王婉玉, 石凯熙, 李金华, 楚学影, 方铉, 匡尚奇, 徐国华. MoO3覆盖层对MoS2基光伏型光电探测器性能的影响.  , 2023, 72(14): 147301. doi: 10.7498/aps.72.20230464
    [3] 郝国强, 张瑞, 张文静, 陈娜, 叶晓军, 李红波. 非对称氧掺杂对石墨烯/二硒化钼异质结肖特基势垒的调控.  , 2022, 71(1): 017104. doi: 10.7498/aps.71.20210238
    [4] 丁俊, 文黎巍, 李瑞雪, 张英. 铁电极化翻转对硅烯异质结中电子性质的调控.  , 2022, 71(17): 177303. doi: 10.7498/aps.71.20220815
    [5] 白亮, 赵启旭, 沈健伟, 杨岩, 袁清红, 钟成, 孙海涛, 孙真荣. 基于MXene涂层保护Cs3Sb异质结光阴极材料的计算筛选.  , 2021, 70(21): 218504. doi: 10.7498/aps.70.20210956
    [6] 张结印, 高飞, 张建军. 硅和锗量子计算材料研究进展.  , 2021, 70(21): 217802. doi: 10.7498/aps.70.20211492
    [7] 涂程威, 田金鹏, 吴明晓, 刘彭义. PTCBI作为阴极修饰层对Rubrene/C70器件性能的影响.  , 2015, 64(20): 208801. doi: 10.7498/aps.64.208801
    [8] 温家乐, 徐志成, 古宇, 郑冬琴, 钟伟荣. 异质结碳纳米管的热整流效率.  , 2015, 64(21): 216501. doi: 10.7498/aps.64.216501
    [9] 曹宁通, 张雷, 吕路, 谢海鹏, 黄寒, 牛冬梅, 高永立. 酞菁铜与MoS2(0001)范德瓦耳斯异质结研究.  , 2014, 63(16): 167903. doi: 10.7498/aps.63.167903
    [10] 程立锋, 任承, 王萍, 冯帅. 基于异质结界面优化的光子晶体二极管单向传输特性研究.  , 2014, 63(15): 154213. doi: 10.7498/aps.63.154213
    [11] 薛源, 郜超军, 谷锦华, 冯亚阳, 杨仕娥, 卢景霄, 黄强, 冯志强. 薄膜硅/晶体硅异质结电池中本征硅薄膜钝化层的性质及光发射谱研究.  , 2013, 62(19): 197301. doi: 10.7498/aps.62.197301
    [12] 赵赓, 程晓曼, 田海军, 杜博群, 梁晓宇, 吴峰. V2O5电极修饰对C60/Pentacene双层异质结场效应晶体管性能的影响.  , 2012, 61(21): 218502. doi: 10.7498/aps.61.218502
    [13] 吴利华, 章晓中, 于奕, 万蔡华, 谭新玉. a-C: Fe/AlOx/Si基异质结的光伏效应.  , 2011, 60(3): 037807. doi: 10.7498/aps.60.037807
    [14] 李艳武, 刘彭义, 侯林涛, 吴冰. Rubrene作电子传输层的异质结有机太阳能电池.  , 2010, 59(2): 1248-1251. doi: 10.7498/aps.59.1248
    [15] 张伟英, 邬小鹏, 孙利杰, 林碧霞, 傅竹西. ZnO/Si异质结的光电转换特性研究.  , 2008, 57(7): 4471-4475. doi: 10.7498/aps.57.4471
    [16] 伍楷舜, 龙兴腾, 董建文, 陈弟虎, 汪河洲. 光子晶体异质结的位相和应用.  , 2008, 57(10): 6381-6385. doi: 10.7498/aps.57.6381
    [17] 关春颖, 苑立波. 六角蜂窝结构光子晶体异质结带隙特性研究.  , 2006, 55(3): 1244-1247. doi: 10.7498/aps.55.1244
    [18] 刘江涛, 周云松, 王福合, 顾本源. 不同晶格光子晶体异质结的界面传导模.  , 2004, 53(6): 1845-1849. doi: 10.7498/aps.53.1845
    [19] 刘 红, 陈将伟. 纳米碳管异质结的结构及其电学性质.  , 2003, 52(3): 664-667. doi: 10.7498/aps.52.664
    [20] 李国辉, 周世平, 徐得名. GaAs/AlGaAs异质结动力学行为研究.  , 2001, 50(8): 1567-1573. doi: 10.7498/aps.50.1567
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-09
  • 修回日期:  2012-07-12
  • 刊出日期:  2012-12-05

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