Namangan davlat universiteti
Annotatsiya. Ushbu ishda kuchli surma bilan legirlangan n⁺-Si:Sb(100) monokristall kremniy sirtining tabiiy oksidli va HF bilan kimyoviy tozalangandan keyingi volt-amper xarakteristikasi qiyoslandi. Tasdiqlangan texnologik ketma-ketlik DI suv bilan yuvish, HF eritmasida 2 minut ishlov berish va qayta DI yuvishdan iborat. V–A o‘lchovlari Keithley 2400-C qurilmasida −4…+4 V diapazonda, 500 nuqtali chiziqli ulanishida bajarilgan. Tabiiy oksidli B2 namunasida I(−4 V)=−16.450 mA, I(+4 V)=+14.451 mA va qutbiy asimmetriya koeffitsiyenti Kas=0.879 bo‘lgan. HF dan keyingi B4 namunasida mos toklar −5.597 va +19.179 mA, Kas esa 3.426 ni tashkil etgan. HF ishlovi manfiy qutblanishdagi tok modulini 66.0% kamaytirgan, musbat qutblanishdagi tokni 32.7% oshirgan va past maydonli differensial qarshilikni 0.96 dan 4.69 kΩ gacha ko‘targan. Natija HF ta’sirini oddiy “tok oshishi” modeli bilan emas, balki chegara sirt energetikasi va maydonga bog‘liq qutbiy-selektiv injeksiyaning qayta shakllanishi bilan talqin qilish zarurligini ko‘rsatadi.
Kalit so'zlar: n⁺-Si:Sb(100), HF bilan tozalash, tabiiy SiOₓ, volt-amper tavsifi, differensial qarshilik, qutbiy asimmetriya, zaryad injeksiyasi.
Аннотация. В работе проведено сравнение вольт-амперных характеристик поверхности монокристаллического кремния n⁺-Si:Sb(100), сильно легированного сурьмой, с естественным оксидным слоем и после химической очистки HF. Подтверждённая технологическая последовательность включала промывку деионизированной (DI) водой, обработку в растворе HF в течение 2 минут и последующую промывку DI-водой. Измерения В–А характеристик выполнены на приборе Keithley 2400-C в диапазоне −4…+4 В при линейной развертке из 500 точек. Для образца B2 с естественным оксидным слоем получены значения I(−4 В)=−16,450 мА, I(+4 В)=+14,451 мА и коэффициент полярной асимметрии Kas=0,879. Для образца B4 после обработки HF соответствующие токи составили −5,597 и +19,179 мА, а Kas=3,426. Обработка HF уменьшила модуль тока при отрицательном смещении на 66,0%, увеличила ток при положительном смещении на 32,7% и повысила дифференциальное сопротивление в области малых полей с 0,96 до 4,69 кОм. Результаты показывают, что влияние HF необходимо интерпретировать не в рамках простой модели «увеличения тока», а с учётом перестройки энергетики поверхностного слоя границы раздела и зависящей от поля полярно-селективной инжекции.
Ключевые слова: n⁺-Si:Sb(100), очистка HF, естественный SiOₓ, вольт-амперная характеристика, дифференциальное сопротивление, полярная асимметрия, инжекция заряда.
Abstract. In this work, the current-voltage characteristics of the surface of a heavily antimony-doped n⁺-Si:Sb(100) single-crystal silicon sample with a native oxide layer and after chemical cleaning with HF were compared. The validated technological sequence consisted of rinsing with DI water, treatment in an HF solution for 2 minutes, and subsequent rinsing with DI water. The V–A measurements were performed using a Keithley 2400-C instrument in the range of −4…+4 V with a linear sweep of 500 points. For the native-oxide B2 sample, I(−4 V)=−16.450 mA, I(+4 V)=+14.451 mA, and the polar asymmetry coefficient Kas=0.879. For the B4 sample after HF treatment, the corresponding currents were −5.597 and +19.179 mA, while Kas=3.426. HF treatment reduced the magnitude of the current under negative bias by 66.0%, increased the current under positive bias by 32.7%, and increased the low-field differential resistance from 0.96 to 4.69 kΩ. The results indicate that the effect of HF should not be interpreted using a simple “increase in current” model, but rather in terms of a reconstruction of the interface surface energetics and field-dependent polarity-selective injection.
Keywords: n⁺-Si:Sb(100), HF cleaning, native SiOₓ, current-voltage characteristic, differential resistance, polar asymmetry, charge injection.