Влияние электроискровой обработки поверхности полупроводникового чувствительного слоя сенсора газа на его электрофизические свойства

摘要

Исследуются особенности модификации состава и структуры поверхности кремния электроискровой обработкой (ЭИО) для формирования чувствительного слоя (ЧС) сенсора газа. Методами атомно-силовой микроскопии, динамической спектроскопии глубоких уровней и вольтфарадных характеристик изучаются электрофизические свойства кремния, прошедшего обработку электроискровым разрядом с энергией 0,4 Дж никелевым электродом с последующим отжигом в атмосфере азота при температуре 1000°C в течение одного часа. Показано, что ЭИО кремния никелевым электродом приводит к развитому микрорельефу поверхности, изменяя более чем в восемь раз значение высоты неровности и более чем в 11 раз шероховатость поверхности. При этом происходит увеличение плотности поверхностных состояний на порядок до 10~(13) см~(-2) эВ~(-1). Кроме того, в запрещенной зоне кремния обнаружены акцепторные глубокие энергетические уровни (ГУ) с энергиями ионизации 0,24, 0,34, 0,40, 0,55 эВ. Возникающий на поверхности полупроводника изгиб энергетических зон (обусловленный неравномерным распределением ГУ, сформированных ЭИО, а также высокой плотностью поверхностных состояний) и развитый микрорельеф поверхности будут существенно влиять на сорбционные процессы на поверхности ЧС сенсоров газов, их чувствительность и селективность.