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K: Kurzzeitphysik

K 1: Neue Verfahren I

K 1.2: Hauptvortrag

Montag, 27. März 2006, 15:30–16:00, 1003

Dotierungsabhängige Ionisierung von Defektzuständen in p⁺-Si/SiO₂-Grenzflächen analysiert mittels feldinduzierter Erzeugung der optischen zweiten Harmonischen — •Torsten Scheidt¹, Herbert Stafast¹, Erich Rohwer² und Hubertus von Bergmann² — ¹Institut für Physikalische Hochtechnologie (IPHT, Postfach 100239, D-07702 Jena — ²Laser Research Institute, University of Stellenbosch, Private Bag X1, Matieland 7602, South Africa

Die Bedeutung der Si/SiO₂-Grenzfläche in modernen Halbleiterbauelementen kann kaum überschätzt werden. Gerade in ultradünnen Oxidschichten (< 5 nm) sind viele Effekte, wie z.B. die Bildung elektrisch aktiver Defekte, noch weitgehend unverstanden. Solche Effekte werden in dieser Arbeit mittels der Erzeugung der optischen zweiten Harmonischen (SH: engl.: Second Harmonic) durch Femtosekunden-Laserimpulse (1.59 eV, 80 fs, 80 MHz) an natürlichen Si/SiO₂-Grenzflächen mit Bor-dotiertem Si untersucht. Für schwach dotiertes Si/SiO₂ zeigt sich eine literaturbekannte zeitliche SH-Entwicklung, die auf der Sek- bis Min-Zeitskala anwächst. Diese wird durch laserinduzierte Elektron- und Lochinjektion in die Si/SiO₂-Grenzfläche erklärt und basiert auf Multiphotonen-Anregungen. Im Vergleich dazu zeigt sich für Bor-Konzentrationen > 7.5 · 10¹⁷cm⁻³ eine drastisch veränderte SH-Dynamik, die durch ein signifikantes, instantanes SH-Signal charakterisiert ist. Dieses instantane SH-Signal wird erklärt durch die dotierungsabhängige Anhäufung von positiver Ladung an der Si/SiO₂-Grenzfläche, welche durch die Ionisierung von Grenzflächen-Defektzuständen hervorgerufen wird und ein eingebautes internes elektrisches Feld zur Folge hat.