Барьеры для инжекции электронов и дырок из подложки кремния в ВЧ-магнетронно напыленные пленки In2O3 : Er

The In2O3 : Er films were deposited on Si substrates by the RF magnetron sputtering technique. For the Si substrates of both n- and p-type the current through the MOS-structure (Si/In2O3 : Er/In-contact) was described by the thermionic emission of the main currents over the barrier, with the correction of the applied voltage into the partial voltage drop in silicon. By the temperature dependence measurements of the forward currents at small under-barrier biases the barriers for the current injection from Si into the films were found equal to the 0.14 eV and 0.3 eV for the electrons and holes accordingly. The obtained small barrier for the holes is described by the presence of the defect state density. It tails from the valence band maximum into the In2O3 : Er band gap and provides there the conduction channel for holes. The defect state density in the In2O3 : Er band gap is proved by the PL data in the respective energy range 1.55–3 eV. The band analysis for the hetero-structure Si/In2O3 : Er is performed. It gives the energy gap between the electrons in the In2O3 : Er conduction band and the holes in the band gap channel equal to the 1.56 eV.Пленки In2O3 : Er были напылены на подложки кремния с помощью ВЧ-магнетронного распыления-осаждения. Для подложек кремния как n-, так и p-типа проводимости токи через полученные МОП-структуры (Si/In2O3 : Er/In-контакт) были описаны в рамках модели термоэмиссии основных носителей через барьер с коррекцией приложенного напряжения на потенциал, падающий в кремнии. С помощью измерения температурной зависимости прямых токов при малом, подбарьерном смещении были найдены барьеры для инжекции электронов и дырок из кремния в пленки, равные 0,14 и 0,3 эВ, соответственно. Полученный невысокий барьер для дырок объясняется наличием плотности дефектных состояний, которые простираются от края зоны валентности в запрещенную зону In2O3 : Er и создают там канал проводимости для дырок. Наличие плотности дефектных состояний в запрещенной зоне In2O3 : Er подтверждается данными фотолюминесценции в соответствующем интервале энергий 1,55—3,0 эВ. Выполнен анализ зонной структура гетероперехода Si/In2O3 : Er. На его основе установлен энергетический интервал между электронами в зоне проводимости In2O3 : Er и дырками в канале проводимости в запрещенной зоне, равный 1,56 эВ.