Полупроводниковая структура

(71) Заявитель Институт физики полупроводников СО АН СССР(54) ПОПУРРОВЩтД 1 ИКОВАЯ С 1 РчД УРА Изобретение относится к полупроводниковойэлектронике, в частности к конструированию пополупроводниковых сверхрешеток.Известна искусственная сверхрешетка, представляющая собой периодическую структуру,состоящую из слоев различного состава (например, из ОаАа - Оа 1, А 1 хАа периодом 50 - 100 Аи количеством периодов, равным 100) 13В этой решетке появляются новые разрешенные и запрещенные зоны для электронов. Вольтамперцые характеристики, снятые при приложе.16нни напряжения вдоль направления, связанного с новой периодичностью, содержат участки,соответствующие отрицательному сопротивлению.Недостатком этой сверхрешетки являетсято, что в процессе ее изготовлейия трудно вы.держать с большой точностью равенство тол.шин соответствующих слоев, что необходимодля соблюдения строгой периодичности систе.Фмы, что понижает эффективность работы прцбо.ра,Для изготовления описанных сверхрешетоктребуются сложные установки, в которых достягается вакуум порядка 10мм рт. ст., дорогостоящим оборудованием для контроля и управления процессом.Известна также полупроводниковая структу. ра, содержа цая полугроводникую пластину, на поверхности которой сформирован слой диэлектрика с нанесенным на нем металлическим электродом, служащая для исследования "эффекта поля" 23Цель изобретения - создание полупроводниковой сверхрегпеткц..Цель достигается тем, что в полуцроводни. ковой структуре, содержащей полупроводниковую пластину, на поверхности которой сформирован слой диэлектрика с нанесенным на цем металлическим электродом, граница разде. ла полупроводник - диэлектрик имеет систему атомных ступеней, образующих террасы с одинаковой шириной, высотой и направлением.Сас гветствующцм образом орлец гнруя по. верхцость ц подвергая ее глубокому окисле. цию, ца границе раздела полупроводник-диэлектрик создают систему атомцьх ступеней, со стэогой периодичностью обраэующцх терра710086 40 45 зсы, характеризуемые определенной высотой и,шириной. Эта система ступеней создает допол.нительный периодический потенциал в полупроводниковой структуре, период которого превьпцает постоянную решетки кристалла и мо- .жет задаваться ориентацией поверхности,На чертеже изображена предложенная кон.струкция, которая содержит полупроводник 1,слой диэлектрика 2, металлический электрод 3,Устройство работает следующим образом.Наличие ступеней на границе раздела полу.проводник - диэлектрик приводит к тому, чтов полупроводнике 1 возникает периодическоеэлектрическое поле. Это периодическое полеобразует разрешенные и запрещенные энергетические полосы для движенияэлектрона,вдольнаправления периодичности, При этом можетбыть реализован ряд эффектов, например получение отрицательного дифференциального сопротивления. С помощью металлического электрода 3, расположенного над слоем диэлектрика 2,на поверхности полупроводника 1 создаетсятонкий инверсионный слой. Он служит длятого, чтобы ограничить объем полупроводника,в котором движутся носители, взаимодействующие с дополнительным периодическим потен.циалом электрического поля, тонкой приповерх.постной областью.,Пля получения предлагаемой одномерной,сверхрешетки необходимо задать угол наклонаповерхности кремния к плоскости (111) в зоне 1101 или к плоскости (100) в зоне 0113,исходя из величины требуемого периода сверх.решетки и известного межплоскостного расстояпя, Образцы после полировки (например, химиЕо-механическим методом) и отмывки следует окислить на глубину около 2 мкм. Этообеспечивает окисление внешнего нарушенногослоя на поверхности, оставшегося после полировки, и рост слоя окисла в дальнейшем насовершецом кристалле.Процесс окисления состоит из двух - трехциклов, причем после каждого цикла окисления получаюый слой окисла удаляют (напри.мер, растворением в парах плавиковой кислоты),4Примерный режим одного цикла окисления:30 мин в сухом кислороде, 2 ч во влажномкислороде, затем снова 30 мин в сухом кислороде, температура 1050 С. Полевой электроди контакты к полученной сверхрешетке могутбыть изготовлены методамийланарной техно.по гни.В результате описанных циклов окисленияна границе раздела 8-8 О, образуется система1 о упорядоченных атомных ступеней, Эти ступенихарактеризуются определенной высотой и ши.риной террасы. Высота ступеней не зависит отугла наклона и может быть равна одному илидвум межплоскостным расстояниям на поверхностях близких к (111) (в зависимости от направления поворота поверхности) и двум меж.плоскостным расстояниям на поверхностях близ.ких к (100). Ширина террасы при этом определяется углом отклонения поверхности от сод ответствующей сингулярной плоскости, что позволяет задавать ее величину, задавая определенную ориентацию поверхности,Предлагаемая полупроводниковая структурапозволяет получить строгую периодичностьструктуры сверхрешетки, используя хорошоразработанные методы планарной технологии.Формула изобретенияПолупроводниковая структура, содержащаяполупроводниковую пластину, на поверхностиЗр которой сформирован слой диэлектрика с нанесенным на нем металлическим электродом,отличающаяся тем, что, с целью создания полупроводниковой сверхрешетки, границараздела полупроводник в диэлектр имеет сису 5 тему атомных ступеней, образующих террасыс одинаковойшириной, высотой и направлепи.ем,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. . Евай, .,СЬапд, Бирегйпе зтгостигев от зеписапистогв дгавп Ьу щоесоаг - Ьеагпертаку, СЯС Сгтса Вечевв и Зоо Ятате8 сепсез, м, б, Р 2, 1976, р,р. 195 - 20 б2. Ляшенко В, И. и др. Электронные явленияна поверхности полупроводников. Изд.во Нау.кода думка", Киев, 1968, стр. 29 (прототип),710086 Составитель Р, РусаковаРедактор Л, Батанова Техред З,Фанта Корректор В. Бутяга Подписноеепного комитега СССеннц и открьпий, Раушская наб., л,: Тираж 844ПНИИПИ Государств по делам изобре113035, Москва, Ж - 3 Заказ 8771 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4