Formation de l'interface métal/InP et de diodes Schottky sur InP

Abstract

2014 On étudie principalement par la méthode Kelvin mais aussi par spectrométrie Auger les surfaces (100) chimiques et (110) clivées de InP, l'interaction de cette dernière avec un métal réactif (Al) ou non réactif (Au, Ag). On compare ensuite les résultats fournis par l'étude des surfaces aux hauteurs de barrières mesurées dans les diodes réalisées sur les deux types de surface. On montre que InP se caractérise par un ancrage du niveau de Fermi situé dans la moitié supérieure de la bande interdite. Cet ancrage se produit : dans le cas des surfaces libres (100) ou (110) avec défauts de clivage, après dépôt d'une fraction de monocouche de métal, dans les diodes. On propose comme explication la présence d'états donneurs et accepteurs associés à des défauts du semiconducteur dont les densités relatives seraient liées aux détails de la formation de l'interface. Abstract. 2014 A.E.S. and mainly Kelvin method are used to study chemical (100) and cleaved (110) InP surfaces and their interaction with reactive (Al) or unreactive (Au, Ag) metals. The surface barrier is compared to the barrier height measured in the diode. Results show that InP is characterized by a surface Fermi level pinning in the upper half part of the gap. This pinning occurs : for the free chemical (100) faces and for the cleaved faces presenting cleavage defects, after deposition of a submonolayer metal quantity, in the diodes. We propose that pinning results from acceptor and donor states whose relative densities are depending upon the details of the formation of the interface. States are supposed to be due to defects localized at the semiconductor surface.

Etude de diodes Schottky réalisées sous ultra-vide par dépôt d'aluminium ou d'argent sur GaP type N clivé

“…En effet leur étude par spectroscopie d'électrons Auger (AES) n'a pas permis de mettre en évidence dans ces conditions de recuit une évaporation de phosphore [2]. Par contre, l'étude de ces surfaces par la sonde de Kelvin montre une évolution très nette du travail de sortie sous l'effet du recuit [2] qui se traduit par une uniformisation de celui-ci, comme cela a déjà été observé pour InP [18] et GaAs [35]. Cette uniformisation ainsi que celle du photovoltage qui lui est associée mettent en évidence la création d'états électroniques accepteurs chargés (au plus 1012 électrons par cm-2) [1] que l'on est tout naturellement conduit à attribuer à des défauts.…”

Caractérisation électronique d'interfaces profondes Al-InP

“…Le cas le plus typique est celui du contact Al-InP n clivé sous ultra-vide pour lequel, la reproductibilité des conditions expérimentales devrait pourtant être la meilleure. Deux types de résultats ont été publiés qui indiquent soit un comportement ohmique [7,8], soit une barrière de l'ordre de 0,3 eV [9, 10]. Notre étude confirme l'existence d'une barrière relativement importante (de l'ordre de 0,4 eV) et va à l'encontre de la classification des hauteurs de barrière en fonction de la réactivité du métal proposé par Brillson [1,2] et Williams [11].…”

Sur l'analyse de l'ancrage du niveau de Fermi à la surface des composés III-V

“…Les resultats que nous pr6sentons sont obtenus à partir d'un modele simple a deux 6tats discrets, modele que nous utilisons pour interpreter des donn6es exp6rimentales relatives a des structures tres fortement etudiees a 1'heure actuelle. Nous etudions les distri-butions de charge dans les 6tats, la position de EFs, le role des positions relatives des 6tats (6tats donneurs au-dessus et au-dessous de 1'etat accepteur) et montrons qu'on peut, a partir de cette etude, expliquer certaines 6volutions de EFs en fonction du traitement de surface (temperature...) ou lors de l'interaction avec des gaz, des m6taux [11][12][13][14]. Par exemple,1'evolution de la position du niveau de Fermi avec la quantite de metal depose, observ6e sur certains mat6riaux, peut s'interpr6ter par 1'apparition d'un accepteur suppl6mentaire situ6 plus bas que les deux autres 6tats, ou par 1'evolution des 6tats en cours de depot.…”

“…Partant des conclusions pr6c6dentes, on peut expliquer la faible influence de la modification de la surface de GaAs sur le positionnement de EF en surface, dans des diodes Schottky et par exemple le fait que la modification de la surstructure de la surface de GaAs q ui entrainerait une modification du rapport 2013 j ait Nd peu d'action sur la barriere de Schottky [17]. Les r6centes observations exp6rimentales sur certains composes III-V concernant le deplacement de la position de 1'ancrage de quelques centaines de meV en fonction du taux de couverture en m6taux nobles [11,12,14] ou en fonction de la nature du metal [8,10,13] peuvent s'interpr6ter a 1'aide de ce meme modele en supposant un deplacement des niveaux des 6tats ou 1'apparition d'6tats differents comme l'ont propose divers auteurs. Les figures 5 et 6 illustrent ces deux hypotheses.…”