Effect of microwave radiation on conductivity of porous silicon nanostructures

Abstract

An attempt was made to nd out the possible in uence of microwave radiation on the conductivity of structures containing porous silicon layers. Samples have been made of boron doped p-type, (100) oriented, p = 0.4 ­Ωcm specific resistance silicon wafers by technology involving electrochemical etching in HF : ethanol = 1 : 2 electrolyte, and subsequent preparation of contacts. Two kinds of prepared samples have been characterized by nonlinear and linear current-voltage characteristics. Electric conductivity of the samples was investigated under the action of 10 GHz frequency microwave radiation. Activation nature of porous silicon conductivity was revealed. Model of hopping conductivity in the vicinity of Fermi level in the lattice of a porous silicon grid, considering the fractal character of porous silicon skeleton, has been applied to explain experimental results. Three activation energies were found: E´0, E´´0, and E´´´0 (E´0 < E´´0 < E´´´0), caused by fractal character of a porous silicon grid. Activation of conductivity occurs because of charge carrier heating in porous silicon structure by microwave radiation.

Atliktas pradinis bandymas siekiant išaiškinti galimą mikrobangų spinduliuotės poveikį akytojo silicio (ASi) elektriniam laidumui, pasireiškiantį dėl krūvininkų kaitimo. ASi bandiniams pagaminti panaudotos p tipo 0,4 ­Ωcm specifinės varžos (100) plokštumos silicio plokštelės. ASi sluoksniai buvo gaminami elektrocheminio ėsdinimo HF : etanolis = (1 : 2) elektrolite būdu. Aliuminio kontaktai bandiniams pagaminti vakuuminio garinimo būdu, papildomai įterpiant boro priemaišų į paviršines sritis. Išmatuotos bandinių voltamperinės charakteristikos ir elektrinė varža. Vieni bandiniai pasižymėjo netiesinėmis, kiti - tiesinėmis voltamperinėmis charakteristikomis. Atlikti bandinių su tiesinėmis voltamperinėmis charakteristikomis laidumo tyrimai, veikiant juos 10 GHz dažnio ir 2 μs trukmės spinduliuotės impulsais. Nustatyta, kad mikrobangų spinduliuotė mažina ASi darinių varžą. Parodyta, kad varžos pokytis atitinka aktyvacinį laidumo fraktaliniu ASi kamieno tinklu modelį. Nustatyta, kad yra trys skirtingi aktyvacijos energijos lygmenys E´0 < E´´0 < E´´´0 . Konstatuota, kad akytojo silicio aktyvacinės kilmės elektrinis laidumas didėja dėl skylių kaitimo, veikiant mikrobangų spinduliuotei.