Поверхностных состояний

Из всех типов акустических волн наибольший практический интерес вызывают так называемые поверхностные акустические волны (ПАВ), основная доля энергии которых сосредоточена в относительно тонком поверхностном слое звукопровода — подложки. Этот интерес обусловлен, во-первых, возможностью конструирования и создания приборов на ПАВ с высокими метрологическими характеристиками и относительной отработанностью методов машинного анализа. Во-вторых, доступностью поверхностных акустических волн на всем пути их распространения, и таким образом возможностью управления характеристиками функционирования создаваемых приборов. В-третьих, следует учитывать, что технология изготовления устройств на ПАВ совместима со стандартной пленарной технологией интегральных схем. Объемные акустические колебания используются в интегральных пьезокварцевых фильтрах.

4.3. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН (ПАВ)

4.3. Преобразователи поверхностных акустических волн (ПАВ) .... 161

Технико-экономические характеристики телевизоров цветного и черно-белого изображения непрерывно совершенствуются. В 12-й пятилетке основным типом цветных телевизоров станут телевизоры УСЦТ. Их отличительные особенности: 1) применение больших интегральных схем, которые по функциональному назначению заменяют ряд модулей на печатных платах, выпускавшихся ранее, но значительно меньше последних; 2) применение фильров на поверхностных акустических волнах (ПАВ) в тракте усиления промежуточных частот изображения и звука; фильтры являются ненаст-

одновременно теплоотводом и экраном ( 1.17, 1.18). Гибридные микросхемы располагают таким образом, чтобы коммутация между ними осуществлялась по минимально коротким связям. В качестве частотно-избирательных узлов применяют интегральные пьезоэлектрические фильтры, активные и цифровые RC-фильтры, фильтры на поверхностных акустических волнах, усилители с пленочными и кольцевыми катушками индуктивности, ЭРЭ, конструктивно совместимые с бескорпусными ГИС.

ры, фильтры на поверхностных акустических волнах отличаются друг от друга по конструктивному исполнению и электрическим параметрам.

$ 3.4. АКУСТОЭЛЕКТРОННЫЕ ФИЛЬТРЫ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ

Алгоритм расчета ЛЗ электрического сигнала на поверхностных акустических волнах следующий *.

5. Орлов В. С., Бондаренко В. С. Фильтры на поверхностных акустических волнах. М., 1984, 272 с.

§ 3.4. Акустоэлектронные фильтры на поверхностных акустических

Измерение автокорреляционной функции при некотором времени задержки kr, включает в себя: умножение входного сигнала t/BX (t) на задержанный на время kt входной сигнал [/вх (t — ki), интегрирование с постоянной времени Т и измерение напряжения на выходе интегратора. Результат измерения представляется в виде зависимости функции автокорреляции от времени задержки ( 159, г). Коррелометры рассмотренного вида обычно используются на высоких частотах, на которых значения задержки т могут быть невелики (десятки—сотни микросекунд) и относительно просто реализованы (например, на ультразвуковых линиях задержки, устройствах на поверхностных акустических волнах и т. д.).

1.6. Энергетические диаграммы примесных полупроводников: с нейтральной примесью (а) и дырочного с учетом поверхностных состояний (б)

Для измерения параметров полупроводниковых материалов, составляющих часть структуры металл — полупроводник, металл — диэлектрик — полупроводник (МДП-структура) HJ и р-п-перехода, широкое распространение получили вольт-фараднь е методы. С их помощью проводят измерения концентрации легирующих примесей, глубоких уровней и их характеристик, генерационного времени неравновесных носителей заряда, плотности поверхностных состояний и их распределения по энергиям.

Вольт-фарадная характеристика МДП-структурн. Структура металл—диэлектрик— полупроводник представляет собой конденсатор. Чтобы вычислить емкость этого конденсатора, представим его в виде соединения нескольких конденсаторов, соответствующих емкости слоя объемного заряда, емкости заряда поверхностных состояний и геометрической емкости диэлектрика.

Так как индуцированный в полупроводнике заряд Qn складывается из заряда поверхностных состояний Qno и объемного заряда приповерхностной области Q03, то поверхностную емкость можно представить как суммарную емкость, обусловленную этими заря-

Наличие контактной разности потенциалов фк между металлом и полупроводником в отсутствие поверхностных состояний приводит к сдвигу зависимости C(U) по оси абсцисс на значение контактной разности потенциалов. Если фк<0, то происходит сдвиг в сторону положительных значений внешнего напряжения, если фк>0, то в противоположную сторону.

Генерируемые в обедненном слое неосновные носители заряда (дырки) расходуются на образование инверсного CJOH и заполнение поверхностных состояний, тогда как основные носители заряда (электроны) нейтрализуют положительный объемный заряд ионизированных доноров на границе обедненного слоя, вызывая тем самым уменьшение его толщины.

Изменение напряжения All складывается из изменения напряжения на диэлектрике (Шд и изменения напряжения на слое объемного заряда AUn: AU=AUa + AUa. Так как заряд, поверхностных состояний не изменяется под действием напряжения высокой частоты, то

Влияние поверхностных состояний на измеряемую посредством (5.33) концентрацию примеси можно учесть, если кроме высокочастотной емкости структуры измерить низкочастотную (квазистатическую) емкость.

Определению профиля легирования МДП-стру*тур препятствует перезарядка поверхностных состояний, влияние которых можно уменьшить повышением частоты напряжения или гонижением температуры при измерениях. Влияние поверхностных состояний проявляется и для структур с барьером Шотки, поскольку в реальном контакте Шотки на поверхности полупроводника имеется переходный слой в виде тонкой пленки естественного оксида.

Частота высокочастотного напряжения, при которой влияние поверхностных состояний на измеряемую емкость пренебрежимо мало, зависит от их кинетических характеристик. Например, для поверхности раздела кремний — диоксид кремния поверхностные состояния, расположенные в середине запрещенной гоны, имеют при комнатной температуре времена релаксации 10~4 — 10~5 с, в то время как поверхностные состояния вблизи разрешенных зон характеризуются меньшими временами релаксации — 1 )~6 — 10~8 с. Соответственно нижняя граница частоты составляет з первом случае примерно 106 Гц, а во втором смещается в облает > более высоких частот.

где фш, — контактная разность потенциалов между металлом и полупроводником; Qs — равновесный удельный заряд поверхности, включающий в себя заряд поверхностных состояний полупроводника и заряд, обусловленный присутствием в диэлектрике ионизированных примесных атомов.