Емкость области обеднения тонкопленочных структур металл - органическая пленка с барьером Шоттки

Мамедов А.К. (mamedov az50@mail.ru) Информационно-вычислительный центр Азербайджанской ;елезной дороги

Обычно при изучении электрических параметров структур металл - органическая пленка с барьером Шоттки предполагается, что локализованные состояния имеют моноэнергетический характер [1-3]. Для ряда органических слоев, в том числе и мультислойных пленок, сформированных методом Ленгмюра-Блоджетт, такое предположение оправдано, так как они имеют кристаллическую структуру. Так, мультислойные пленки для ряда поверхностно-активных веществ, таких как бегенаты, арахинаты, октадецилфенол, стеараты солей различных металлов, со - трикозеновая кислота, имеют радиус корреляции, характеризующий область сохранения дальнего порядка, равный 100-120 нм, т.е. дальний порядок в укладке пленок сохраняется на протяжении 50-60 слоев, что фактически совпадает с толщиной указанных пленок [4]. Аппарат исследования структур с барьерами Шоттки на основе таких пленок с моноэнергетическими состояниями хорошо разработан.

Однако тонкие органические пленки, нанесенные методом термического испарения в вакууме, имеют аморфную или поликристаллическую структуру [5]. При этом часто нет однозначного мнения о характере локализованных состояний в таких пленках. Несмотря на это при исследовании электрофизических параметров и характеристик выпрямляющих контактов на основе таких пленок исследователи пользуются известным подходом и его результатами, разработанными сугубо для барьеров Шоттки металл - кристаллический полупроводник.

Рентгеноспектральные исследования при малом угле рассеяния для ряда поверхностно-активных веществ, таких как производные фталоциани-на меди, фталоцианина ванадила [6], а также органические пленки Лен-

= [qgo <p(x) + Nt + Др],(1)

где x - координата, отсчитываемая от границы раздела металл - полупроводник внутрь области обеднения; q - заряд электрона;

гмюра-Блоджетт, сформированные с использованием предварительно запо-лимеризованных материалов [4], показывают, что они имеют плохо упорядоченную структуру. Мультислойные органические пленки, подвергнутые обработке электронным пучком или ультрафиолетовым облучением, также имеют плохо упорядоченную структуру. Так, в работе [4] показано, что при дозе облучения более 10" Кл / см при энергии электронов 1-3 кэВ слои октадецилфенола становятся аморфными. Монослой стеарата бария, облученный пучком электронов с энергией 1 кэВ в вакуумной установке

532

при остаточном давлении менее 10 Тор и дозе облучения 10 Кл/см , также теряет упорядоченность. Разупорядочение структуры в мультислой-ных пленках со-трикозеновой и со-трикозиновой кислот происходит при меньших дозах облучения, составляющих 2,4-10 - 6 Кл / см 2 и 4,8-10 - 6 Кл / см 2 , соответственно.

Наличие энергетического спектра локализованных состояний, несомненно, оказывает сильное влияние на электрические параметры и характеристики барьеров Шоттки с такими слоями.

Цель настоящей работы - разработка математической модели, учитывающей влияние энергетического распределения плотности локализованных состояний для случая их равномерного распределения на емкость области обеднения структур металл - органическая пленка с барьером Шоттки.

Для определения распределения электрического потенциала cp(x) в области обеднения структур металл - органическая пленка с барьером Шоттки решим уравнение Пуассона, которое для равномерного распределения плотности локализованных состояний в запрещенной зоне имеет вид

s - диэлектрическая проницаемость материала;

so - диэлектрическая постоянная;

go - плотность локализованных состояний;

Nt - концентрация состояний на моноэнергетическом уровне с энергией Et; Ар - объемная плотность заряда подвижных носителей.

Необходимо найти решение уравнения (1) при начальных условиях

d ф ~сПГ

0

и

ф( x )= 0 при x=W,

где W - ширина области обеднения.

Нетрудно показать, что общее решение линейного неоднородного дифференциального уравнения (1) имеет вид

ф(х) = C1 01 o + C2 e

h2g0lss ox q(Nt+Ар)

q2g

(2)

0

Из соотношения (2), учитывая начальные условия, получим

C1

C2

q(Nt+Ap)e

W

2

2qg

(3)

0

q(Nt + Ap), Jq2g0/sso

W

2

2qg

(4)

0

Подставляя значения С1 и С2 в общее решение (2) и учитывая, что (ех+е-х)/2=с11х, получим частное решение уравнения (1), представляющее собой выражение для распределения потенциала

q (Ар + Nt)

q2go

ch

2 Л 1/2

V ss o J

(W x)

1

(5)

Из выражения (5) с учетом граничного условия

ф(Х = 0 )= ф s,