Влияние эффекта Пельтье на границе ВСМ– Si(Mn), содержащей пористость, на процесс инжекции носителей заряда

Исследование электрических и фотоэлектрических свойств кремния, легированного марганцем(Si ), проводилось в течение длительного времени [1]. В дальнейшем изучались физикохимические процессы, происходящие в приповерхностном слое и в объемной части кремния придиффузионном легировании марганцем из паровой фазы. Было показано, что при диффузии Mn в Siна поверхности кремния происходит образование высшего силицида марганца (ВСМ) Mn4SI7.Исследуемые диоды Mn4Si7-Si -Mn4Si7 и Mn4SI7-Si -M изготавливали с помощьюдиффузионного легирования кремния марки КДБ–10 марганцем. Параметры исследуемойгетероструктуры при Т = 300 К: слой ВСМ (Mn4Si7) имеет толщину 7 – 10 мкм, проводимость σ ≈ 20(Ом · см) –1, р-типа с концентрацией носителей ~1019– 1020 см–3; база структуры Si проводимостью i-типа с концентрацией носителей 1011– 1012 см–3; площадь токовых контактов ВСМи М – 2ˑ10–2 см–2: длина базовых областей – от 0,3 до 1 см. Контакт (М) создавался путем нанесениясплавов NiGa или AlGa. Электрические и фотоэлектрические характеристики структур снималисьнепосредственно в жидком азоте, а также в специальном криостате. В качестве источника светаиспользовался арсенид галлиевый светодиод, интенсивность излучения которого регулироваласьзаданием прямого тока диода. Переходная область структуры и ее элементный состав на границераздела ВСМ – Si исследовалась методами электронной дифракции и электронноймикроскопии. При измерении Фото-ВАХ установлено, что при значениях фототока Iф~4∙10-4 Апроисходило пузырьковое кипение жидкого азота, а при токах свыше Iф ≥10-3 А происходилопленочное кипение на приграничной области контакта, т.е. на границе раздела Mn4Si7 и Si .Методом фокусированного ионного пучка галлия Ga+был приготовлен поперечный срез пленкиВСМ на подложке кремния. Методом сканирующей электронной микроскопии выявлено наличиепористого слоя вдоль границы раздела Mn4Si7 и Si . Расстояние между порами в среднемсоставляло t~1-1,5 мкм. Установлено, что контакты Si- Mn4SI7имеют не сплошной характер,«стягивание» линий тока к контактным точкам может приводить к появлению в подобной областиповышенного сопротивления и, соответственно, локального выделения высокой электрическоймощности и нагрев Пельтье. На основе исследований гетероструктур при низких температурахустановлено, что освещение собственным светом при фототоке Iph ≥ 1 ma, и нагрев вследствиеэффекта Пельтье, приводят к существенному перегреву границы раздела, обусловленномуфототермоэлектрическим эффектом. Фототермоэлектрический эффект на границе раздела Мn4Si7 сSi (нагрев Пельтье) и поры на границе раздела силицида с кремнием приводят к разделениюфотогенерированных носителей заряда (электронов и дырок), вследствие чего на порядкиусиливается фоточувствительность гетероструктур.