Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2022, выпуск 3 » Статья стр. 492
<<<
Резонансная микроволновая спектроскопия полупроводников с микронным разрешением
DOI: 10.21883/JTF.2022.03.52145.262-21
Переводная версия: 10.21883/TP.2022.03.53718.262-21
Резник А.Н. 1, Востоков Н.В.1
1Институт физики микроструктур Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия
Email: reznik@ipm.sci-nnov.ru, vostokov@ipm.sci-nnov.ru
Поступила в редакцию: 21 сентября 2021 г.
В окончательной редакции: 6 декабря 2021 г.
Принята к печати: 7 декабря 2021 г.
Выставление онлайн: 4 января 2022 г.
PDF версия
Предложен и экспериментально апробирован локальный метод микроволновой резонансной спектроскопии полупроводников. Микроволновый тракт спектрометра на базе зондовой станции Cascade Microtech оборудован коаксиальным резонатором специальной геометрии, за счет чего многократно повышена точность измерений в разработанном ранее методе вольт-импедансной спектроскопии. Разработана методика калибровки спектрометра и резонансных измерений комплексного импеданса системы зонд-образец. На нескольких дискретных частотах диапазона 50-250 MHz измерен импеданс тестовых структур с контактами Шоттки диаметром 30-60 μm на монокристаллической пластине GaAs. Изучены нетривиальные резистивные свойства структур, заключающиеся в избыточном сопротивлении контакта, которое на 1-2 порядка превышает сопротивление растекания переменного тока в невозмущенной области полупроводника. Обнаруженный эффект предположительно связан с перезарядкой глубоких состояний в полупроводнике. Выполнен модельный расчет спектра импеданса, демонстрирующий согласие с экспериментальными спектрами. Ключевые слова: микроволновый микроскоп, ближнее поле, зонд, резонатор, импеданс, полупроводник.
  1. J.F. Power. Rev. Sci. Instrum., 73, 4057 (2002). DOI: 10.1063/1.1517054
  2. J. Krupka. Meas. Sci. Technol., 24, 062001 (2013). DOI: 10.1088/0957-0233/24/6/062001
  3. K. Lai, W. Kundhikanjana, M.A. Kelly, Z.-X. Shen. Appl. Nanosci., 1, 13 (2011). DOI: 10.1007/s13204-011-0002-7
  4. C. Gao, T. Wei, F. Duewer, Y. Lu, X.-D. Xiang. Appl. Phys. Lett., 71, 1872 (1997)
  5. V.V. Talanov, A. Scherz, R.L. Moreland, A.R. Schwartz. Appl. Phys. Lett., 88, 134106 (2006). DOI: 10.1063/1.2189147
  6. H.P. Huber, I. Humer, M. Hochleitner, M. Fenner, M. Moertelmaier, C. Rankl, A. Imtiaz, T.M. Wallis, H. Tanbakuchi, P. Hinterdorfer, P. Kabos, J. Smoliner, J.J. Kopanski, F. Keinberger. J. Appl. Phys., 111, 014301 (2012). DOI: 10.1063/1.3672445
  7. A. Tselev, N.V. Lavrik, I. Vlassiouk, D.P. Briggs, M. Rutgers, R. Proksh, S.V. Kalinin. Nanotechnology, 23, 385706 (2012). DOI: 10.1088/0957-4484/23/38/385706
  8. J. Lee, C.J. Long, H. Yang, X.-D. Xiang, I. Takeuchi. Appl. Phys. Lett., 97, 18311 (2010). DOI: 10.1063/1.3514243
  9. S. Berweger, T.M. Wallis, P. Kabos. IEEE Micrwave Mag., 21, 36 (2020). DOI: 10.1109/MMM.2020.3008305
  10. G. Gramse, M. Kasper, L. Fumagalli, G. Gomila, P. Hinterdorfer, F. Kienberger. Nanotechnology, 25, 145703 (2014). DOI: 10.1088/0957-4484/14/38/145703
  11. O. Amster, F. Stanke, S. Friedman, Y. Yang, St.J. Dixon-Warren, B. Drevniok. Microelectron. Reliability, 76-77, 214 (2017). DOI: 10.1016/j.microrel.2017.07.082
  12. S. Hommel, N. Killat, A. Altes, T. Schweinboeck, F. Kreupl. Microelectron. Reliability, 76-77, 221 (2017). DOI: 10.1016/j.microrel.2017.06.050
  13. S. Berweger, G.A. MacDonald, M. Yang, K.J. Coakley, J.J. Berry, K. Zhu, F.W. DelRio, T.M. Wallis, P. Kabos. NanoLett., 17, 1796 (2017). DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05119
  14. A. Buchter, J. Hoffman, A. Delvallee, E. Brinciotti, D. Hapiuk, C. Licitra, K. Louarn, A. Arnoult, G. Almuneau, F. Piquemal, M. Zeier, F. Kienberger. Rev. Sci. Instrum., 89, 023704 (2018). DOI: 10.1063/1.5015966
  15. A.N. Reznik, E.V. Demidov. J. Appl. Phys., 113, 094501 (2013). DOI: 10.1063/1.4794003
  16. A.N. Reznik, S.A. Korolyov. J. Appl. Phys., 119, 094504 (2016). DOI: 10.1063/1.4943068
  17. A.N. Reznik, S.A. Korolyov, M.N. Drozdov. J. Appl. Phys., 121, 164503 (2017). DOI: 10.1063/1.4982676
  18. S.A. Korolyov, A.N. Reznik. Rev. Sci. Instrum., 89, 023706 (2018). DOI: 10.1063/1.5013113
  19. B.T. Rosner, D.W. Van der Weide. Rev. Sci. Instrum., 73, 2505 (2003). DOI: 10.1063/1.1482150
  20. S.M. Anlage, V.V. Talanov, A.R. Schwartz. "Principles of Near-Field Microwave microscopy", in Scanning Probe Microscopy: Electrical and Electromechanical Phenomena at the Nanoscale, ed. by S. Kalinin, A. Gruverman (Springer Verlag, Berlin, 2007), p. 215-253
  21. A. Imtiaz, T.M. Wallis, P. Kabos. IEEE Micrwave Mag., 15, 52 (2014). DOI: 10.1109/MMM.2013.2288711
  22. D.E. Steinhauer, C.P. Vlahacos, S.K. Dutta, F.C. Wellstood, S.M. Anlage. Appl. Phys. Lett., 71, 1736 (1997)
  23. C. Gao, X.-D. Xiang. Rev. Sci. Instrum., 69, 3846 (1998)
  24. C. Gao, B. Hu, P. Zhang, M. Huang, W. Liu, I. Takeuchi. Appl. Phys. Lett., 84, 4647 (2004). DOI: 10.1063/1.1759389
  25. A.N. Reznik, N.V. Yurasova. J. Appl. Phys., 98, 114701 (2005). DOI: 10.1063/1.2138798
  26. Z. Wang, M.A. Kelly, Z.-X. Shen, L. Shao, W.-K. Chu, H. Edwards. Appl. Phys. Lett., 86, 153118 (2005). DOI: 10.1063/1.1891296
  27. A. Imtiaz, S.M. Anlage. J. Appl. Phys., 100, 044304 (2006). DOI: 10.1063/1.2234801
  28. T. Nozokido, M. Ishido, R. Seto, J. Bae. J. Appl. Phys., 118, 114905 (2015). DOI: 10.1063/1.4931149
  29. A. Imtiaz, T. Baldwin, H.T. Nembach, T.M. Wallis, P. Kabos. Appl. Phys. Lett., 90, 243105 (2007). DOI: 10.1063/1.2748307
  30. A.N. Reznik, V.V. Talanov. Rev. Sci. Instrum., 79, 113708 (2008). DOI: 10.1063/1.3020705
  31. A.N. Reznik, N.V. Vostokov, N.K. Vdovicheva, S.A. Korolyov, V.I. Shashkin. J. Appl. Phys., 122, 244505 (2017). DOI: 10.1063/1.4995330
  32. А.Н. Резник, Н.В. Востоков, Н.К. Вдовичева, В.И. Шашкин. ЖТФ, 90 (11), 1944 (2020). DOI: 10.21883/JTF.2020.11.49988.150-20 [A.N. Reznik, N.V. Vostokov, N.K. Vdovicheva, V.I. Shashkin. Tech. Phys., 64 (11), 1859 (2020). DOI: 10.1134/S1063784220110237]
  33. А.Н. Резник, Н.К. Вдовичева. ЖТФ, 89 (11), 1813 (2019). DOI: 10.21883/JTF.2019.11.48350.150-19 [A.N. Reznik, N.K. Vdovicheva. Tech. Phys., 64 (11), 1722 (2019). DOI: 10.1134/S1063784219110240]
  34. D.K. Schroder. Semiconductor Material and Device Characterization (J. Wiley Sons, Inc., 2006)
  35. D.L. Losee. Appl. Phys. Lett., 21, 54 (1972)
  36. D.L. Losee. J. Appl. Phys., 46, 2204 (1975)
  37. J.L. Pautrat, B. Katircioglu, N. Magnea, D. Bensahel, J.C. Pfister, L. Revoil. Solid-St. Electron., 23, 1159 (1980)
  38. A.M. Cowley, H.O. Sorensen. IEEE Trans. Microwave Theory Techn., MTT-14, 588 (1966)
  39. S.M. Sze, K.K. Ng. Physics of Semiconductor Devices (J. Wiley Sons, Inc., 2007)
  40. G.M. Martin, A. Mitonneau, A. Mircea. Electron. Lett., 13, 191 (1977)
  41. G. Vincent, D. Bois, P. Pinard. J. Appl. Phys., 46, 5173 (1975)
  42. C. Ghezzi. Appl. Phys. A., 26, 191 (1981)
  43. S.R. Forrest, O.K. Kim. J. Appl. Phys., 53, 5738 (1982)
  44. А.В. Мурель, В.Б. Шмагин, В.Л. Крюков, С.С. Стрельченко, Е.А. Суровегина, В.И. Шашкин. ФТП, 51, 1538 (2017). DOI: 10.21883/FTP.2017.11.45107.21 [A.V. Murel, V.B. Shmagin, V.L. Krukov, S.S. Strelchenko, E.A. Surovegina, V.I. Shashkin. Semicond., 51 (11), 1485 (2017). DOI: 10.1134/S1063782617110197]
  45. M. Golosovsky, E. Maniv, D. Davidov, A. Frenkel. IEEE Trans. Instr. Meas., 51, 1090 (2002). DOI: 10.1109/TIM.2002.806006
  46. A. Karbassi, D. Ruf, A.D. Bettermann, C.A. Paulson, D.W. Van der Weide, H. Tanbakuchi, R. Stancliff. Rev. Sci. Instrum., 79, 094706 (2008). DOI: 10.1063/1.2953095
  47. C. Balusek, B. Friedman, B. Oetiker, A. Babajanyan, K. Lee. J. Appl. Phys., 112, 084318 (2012). DOI: 10.1063/1.4759253
  48. D.E. Steinhauer, C.P. Vlahacos, F.C. Wellstood, S.M. Anlage, C. Canedy, R. Ramesh, A. Stanishevsky, J. Melngailis. Rev. Sci. Instrum., 71, 2751 (2000). DOI: 10.1063/1.1150687
  49. J.H. Lee, S. Hyun, K. Char. Rev. Sci. Instrum., 72, 1425 (2001). DOI: 10.1063/1.1342032
  50. K. Lai, W. Kundhikanjana, M. Kelly, Z.X. Shen. Rev. Sci. Instrum., 79, 063703 (2008). DOI: 10.1063/1.2949109
  51. Z. Wei, Y.-T. Cui, E.Y. Ma, S. Johnston, Y. Yang, R. Chen, M. Kelly, Z.-X. Shen, X. Chen. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., 64, 1402 (2016). DOI: 10.1109/TMTT.2016.2537801

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme