Механизм поперечного транспорта заряда в тонких пленках гексагонального нитрида бора

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучен механизм поперечного транспорта заряда через многослойный гексагональный нитрид бора (h-BN) в структурах металл - диэлектрик - полупроводник. Экспериментальные данные по транспорту проанализированы в рамках различных моделей переноса заряда в диэлектриках. Показано, что транспорт заряда через h-BN описывается моделью фонон-облегченного туннелирования между нейтральными ловушками. Определены значения термической и оптической энергий фонон-связанных ловушек в h-BN. Из анализа транспортных измерений, рентгеновских фотоэлектронных спектров и электронной структуры собственных дефектов в h-BN, рассчитанной методом ab initio, установлено, что наиболее вероятным дефектом, ответственным за транспорт заряда в h-BN, является дивакансия бор - азот. При этом транспорт заряда осуществляется электронами.

Об авторах

Д. Р Исламов

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: damir@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630073, Novosibirsk, Russia

Т. В Перевалов

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: damir@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

А. А Гисматулин

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: damir@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

И. А Азаров

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: damir@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

Е. В Спесивцев

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук

Email: damir@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia

В. А Гриценко

Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: damir@isp.nsc.ru
630090, Novosibirsk, Russia; 630073, Novosibirsk, Russia

Список литературы

  1. G. Cassabois, P. Valvin, and B. Gil, Nature Photonics 10, 262 (2016).
  2. K. L. Pey, A. Ranjan, N. Raghavan et al., in 2019 IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS 2019), Monterey, California, USA (2019), p. 311.
  3. M.-Y. Li, S.-K. Su, H.-S.P. Wong, and L.-J. Li, Nature 567, 169 (2019).
  4. D. Akinwande, C. Huyghebaert, C.-H. Wang et al., Nature 573, 507 (2019).
  5. J. Ge, H. Huang, Z. Ma et al., Materials and Design 198, 109366 (2021).
  6. A. Ranjan, N. Raghavan, S. J. O'Shea et al., Sci.Rep. 8, 2854 (2018).
  7. L. Jiang, Y. Shi, F. Hui et al., ACS Appl.Mater. & Interfaces 9, 39758 (2017).
  8. Y. Shi, X. Liang, B. Yuan et al., Nature Electronics 1, 458 (2018).
  9. G.-H. Lee, Y.-J. Yu, C. Lee et al., Appl.Phys. Lett. 99, 243114 (2011).
  10. F. Hui and M. Lanza, Nature Electronics 2, 221 (2019).
  11. L.A. Kasprzak, R.B. Laibowitz, and M. Ohring, J.Appl.Phys. 48, 4281 (1977).
  12. C. Pan, Y. Shi, F. Hui et al., in Conductive Atomic Force Microscopy, ed. by M. Lanza, ch. 1, Wiley-VCH Germany (2017).
  13. F. Hui, C. Pan, Y. Shi et al., Microelectr. Eng. 163, 119 (2016).
  14. K. S. Novoselov, V. I. Fal'ko, L. Colombo et al., Nature 490, 192 (2012).
  15. C.R. Dean, A.F. Young, I. Meric et al., Nature Nanotechnology 5, 722 (2010).
  16. H. Pandey, M. Shaygan, S. Sawallich et al., IEEE Trans. Electron Devices 65, 4129 (2018).
  17. C. Pan, Y. Ji, N. Xiao et al., Adv.Funct.Mater. 27, 1604811 (2017).
  18. С. В. Рыхлицкий, Е.В. Спесивцев, В.А.Швец, В.Ю. Прокопьев, ПТЭ №3, 155 (2009).
  19. D.R. Hamann, Phys.Rev.B 95, 239906 (2017).
  20. P. Giannozzi, O. Andreussi, T. Brumme et al., J. Phys.: Condens.Matter 29, 465901 (2017).
  21. J. Heyd, G. E. Scuseria, and M. Ernzerhof, J.Chem. Phys. 118, 8207 (2003).
  22. V. L. Solozhenko, G. Will, and F. Elf, Sol. St.Comm. 96, 1 (1995).
  23. R. Zallen, The Physics of Amorphous Solids, Wiley-VCH, Germany (1998).
  24. Z.H. Cui, A. J. Oyer, A. J. Glover et al., Small 10, 2352 (2014).
  25. H. Sediri, D. Pierucci, M. Hajlaoui et al., Sci.Rep. 5, 16465 (2015).
  26. L. Song, L. J. Ci, H. Lu et al., Nano Lett. 10 3209 (2010).
  27. H. Park, T.K. Kim, S.W. Cho et al., Sci.Rep. 7 40091 (2017).
  28. G. Cassabois, P. Valvin, and B. Gil, Nature Photonics 10, 262 (2016).
  29. K. Watanabe, T. Taniguchi, and H. Kanda, Nature Materials 3, 404 (2004).
  30. R. S. Singh, R.Y. Tay, W. L. Chow et al., Appl.Phys. Lett. 104 163101 (2014).
  31. W. Schottky, Phys. Z. 15, 872 (1914).
  32. A. Laturia, M. L.V. de Put, and W.G. Vandenberghe, npj 2D Mater.Appl. 2, 6 (2018).
  33. G.G. Roberts and J. I. Polanco, Phys. Stat. Sol. (a) 1, 409 (1970).
  34. V.A. Gritsenko, E. E. Meerson, and Y.N. Morokov, Phys.Rev.B 57, R2081 (1998).
  35. Я.И. Френкель, ЖЭТФ 8, 1292 (1938).
  36. A.V. Shaposhnikov, T.V. Perevalov, V.A. Gritsenko et al., Appl.Phys.Lett. 100, 243506 (2012).
  37. D.R. Islamov, V.A. Gritsenko, C.H. Cheng, and A. Chin, Appl.Phys. Lett. 105, 222901 (2014).
  38. D.R. Islamov, T.V. Perevalov, V.A. Gritsenko et al., Appl.Phys.Lett. 106, 102906 (2015).
  39. Д.Р. Исламов, А. Г. Черникова, М. Г. Козодаев и др., Письма в ЖЭТФ 102, 610 (2015)
  40. D.R. Islamov, A.G. Chernikova, M.G. Kozodaev et al., JETP Lett. 102, 544 (2015).
  41. Д.Р. Исламов, В.А. Гриценко, А. Чин, Автометрия 53, 102 (2017)
  42. D.R. Islamov, V.A. Gritsenko and A. Chin, Optoelectr., Instrument. and Data Proc. 53, 184 (2017).
  43. V.A. Gritsenko, T.V. Perevalov, V.A. Voronkovskii et al., ACS Appl.Mater. & Interfaces 10, 3769 (2018).
  44. D.R. Islamov, V.A. Gritsenko, T.V. Perevalov et al., Materialia 15, 100980 (2021).
  45. К.А. Насыров, В.А. Гриценко, ЖЭТФ 139, 1172 (2011)
  46. K.A. Nasyrov and V.A. Gritsenko, JETP 112, 1026 (2011).
  47. Y.-N. Xu and W.Y. Ching, Phys.Rev.B 44, 7787 (1991).
  48. Ю.Н. Новиков, В.А. Гриценко, Письма в ЖЭТФ 114, 498 (2021)
  49. Yu.N. Novikov and V.A. Gritsenko, JETP Lett. 114, 433 (2021).
  50. A. Zobelli, C.P. Ewels, A.Gloter, and G. Seifert, Phys.Rev.B 75, 094104 (2007).
  51. T.T. Tran, K. Bray, M. J. Ford et al., Nature Nanotechnology 11, 37 (2015).
  52. A. Sajid, J.R. Reimers, and M. J. Ford, Phys.Rev.B 97, 064101 (2018).
  53. L. Weston, D. Wickramaratne, M. Mackoit et al., Phys.Rev.B 97, 214104 (2018).

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах