Кулоновское блокирование проводимости пленок SiO_x при одноэлектронной зарядке кремниевой квантовой точки в составе цепочки электронны

摘要

Проведены исследования электрофизических характеристик структур металл--окисел--полупроводник (МОП) со встроенными кремниевыми наночастицами в слое диоксида кремния. Формирование нанокристаллов осуществлялось путем распада пересыщенного твердого раствора имплантированного кремния в процессе термообработок при температурах ~1000℃. При азотной температуре экспериментально обнаружена ступенеобразная вольт-амперная характеристика МОП структуры с нанокристаллами кремния в окисном слое. Ступенеобразная вольт-амперная характеристика впервые количественно описана в рамках модели, предполагающей осуществление транспорта заряда по цепочке локальных состояний, содержащей нанокристалл кремния в своем составе. Наличие ступеней объясняется одноэлектронной зарядкой нанокристалла кремния и кулоновским блокированием вероятности прыжка с ближайшего локального состояния в цепочке проводимости. Предполагается, что локальные состояния в окисном слое связаны с избыточной концентрацией кремния в нем. Наличие таких состояний в окисле кремния подтверждается данными измерений дифференциальных проводимости и емкости. Для имплантированных кремнием МОП структур наблюдается увеличение дифференциальных емкости и проводимости по отношению к контрольным структурам в области смещений более 0.2 В. В этой же области напряжений при воздействии ультрафиолетовым излучением изменение заполненния состояний в цепочках проводимости обусловливает уменьшение проводимости структур.