dc-bias stress of non-stochiometric amorphous silicon nitride thin film diodes

Abstract

Photon-emission experiments on silicon-rich hydrogenated amorphous silicon-nitride metal–semiconductor–metal diodes, have shown the existence of hot electrons under applied field strengths of approximately 106 V/cm. The effective temperatures and mean free path between collision for the electrons were estimated from the spectra. It is shown that, in general, asymmetrical changes in the electrical characteristics of the devices occur after prolonged dc stressing at high fields. Two drift mechanisms can be distinguished. The first is called ‘‘cathodic’’ drift and is driven by recombination between band-tail carriers in the semiconductor. The other is called ‘‘anodic’’ drift, and results from the effects of hot electrons at the anode. The spatial and time dependence of these drift mechanism is explained using a simple model.

High stability amorphous-silicon–nitride thin-film diode ring switch

“…We then obtain ⌬V c for the drift in the J -V curve that was the cathode ͑electron injecting side͒ during dc stress and ⌬V a for the drift in the branch that was the anode during dc stress. 6 Figure 1͑a͒ shows that by adjustment of the a-SiN x H y deposition conditions similar barrier heights, required to achieve a suitable J -V characteristic, can be obtained for a-SiN x H y with several Tauc optical gap (E T ) values. Open dots denote top-injection barriers and filled dots denote bottom-injection barriers.…”

“…3,4 In recent articles, the optimization of the material deposition conditions and the occurrence of several carrier-induced state creation mechanisms were assessed for a-SiN x H y TFDs. [5][6][7] In this letter, the implications of the obtained results for the design of a thin-film diode ring switch with very stable switching characteristics is discussed.…”

Μελέτη Και Βελτιστοποίηση Των Ηλεκτρικών Ιδιοτήτων Λεπτών Μονωτικών Υμενίων Που Χρησιμοποιούνται Σε Μικρο-Ηλεκτρο-Μηχανικά Συστήματα (MEMS)

“…Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά την επανασύνδεση των φορέων στα υμένια SiNx συντελεί στην καταστροφή των δεσμών Si-H και τα άτομα του υδρογόνου που απελευθερώνονται καταστρέφουν στη συνέχεια τους δεσμούς Si-Si, δημιουργώντας έτσι επιπλέον ατέλειες (ελεύθερους δεσμούς Si) στο διηλεκτρικό υλικό [115]. Η εφαρμογή ηλεκτρικού πεδίου πόλωσης συνεπάγεται την αύξηση της ενέργειας των φορέων (εμφάνιση «θερμών» ηλεκτρονίων -nonthermal hot electrons -σε ισχυρά ηλεκτρικά πεδία [131]) εντείνοντας με τον τρόπο αυτό την καταστροφή των δεσμών Si-H και την συνεπακόλουθη δημιουργία ατελειών στο υμένιο. IV.…”

“…Επιπλέον η ένταση του ρεύματος Poole-Frenkel γίνεται εντονότερη (Εξισώσεις (2.22) και (2.23)) ενισχύοντας με τον τρόπο αυτό την ανακατανομή των φορτίων στο εσωτερικό του υλικού. Η αύξηση της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου πόλωσης συνεπάγεται και την δημιουργία περισσότερων ατελειών και παγίδων καθώς αυξάνεται η ενέργεια των φορέων («θερμών» ηλεκτρονίων) στο υμένιο [131]. Έτσι σε χαμηλά πεδία πόλωσης τα φορτία αναμένεται να παγιδεύονται στην περιοχή των υμενίων κοντά στους μεταλλικούς οπλισμούς και η ανομοιομορφία του υλικού δεν φαίνεται να επηρεάζει τις διαδικασίες έγχυσης και παγίδευσης φορτίων.…”

“…Επίσης, στα υμένια SiNx εμφανίζονται «θερμά» ηλεκτρόνια (nonthermal hot electrons) υπό την επίδραση ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων [131] τα οποία ευθύνονται για το σπάσιμο των δεσμών Si-H και τα άτομα του υδρογόνου που απελευθερώνονται σπάνε τους ασθενείς δεσμόυς Si-Si, δημιουργώντας έτσι επιπλέον «βαθιές» ατέλειες στο εσωτερικό των υμενίων.…”